【摘要】： 大型桥梁的安全监测具有重要的现实意义，而挠度监测是桥梁监测的一个重要的组成部分。目前现有的许多挠度测量方法还不能实现实时远程监测，已有的连通管式超声波法还存在着精度较低，测速慢等不足。针对大佛寺长江大桥挠度测量的需要，在此采用精度较高的光电测量方法结合连通管的优点加以改进。以设计能实用于大跨度桥梁挠度自动监测的光电挠度测量系统。 论文的主要内容包括以下几个方面： ①．简要阐述了大佛寺长江大桥挠度监测的重要意义，简单介绍了国内外现有的挠度测量方法的原理，通过比较分析，在连通管测量方法的基础上提出本文研究的内容。 ②．讨论了引起大跨度桥梁挠度变形的各种因素，并且着重讨论了斜拉索温度变化引起的桥梁挠度变形，继而提出了大佛寺长江大桥挠度测量要求。 ③．比较了现有液位测量方法后提出了能够满足大佛寺长江大桥挠度测量要求的基于连通管的光电挠度计的非机械扫描光透射式和非机械扫描光反射式的两种方案，通过比较确定了非机械扫描光反射式方案。随后通过对该方案进行具体的零件设计，主要包括反射面的设计，PDS(光电接收组件)支架的设计，浮子的设计以及减震零件的设计等等，在设计的过程中包含了一些理论计算和仿真，最终设计和制作了光电挠度计。 ④．在信号采集和处理方面，设计了以TI公司DSP芯片TMS320C32为核心的处理电路，并对数据的处理提出了可行的算法。 ⑤．在数据的远程传输方面，采用了RS-485总线标准来进行多机通信。 ⑥．通过实验和大佛寺长江大桥的挠度的实际监测来对该系统的有效性进行检验。 通过对桥梁实际测量结果与理论计算的结果的对比分析可知，本文所设计的连通管式光电挠度测量系统测量数据准确，系统可靠，能够满足大佛寺长江大桥挠度测量的需要。该挠度测量系统首次在国内实现了桥梁主梁挠度的长期实时自动监测，并且已经通过了交通部的项目验收，具有一定的推广价值 【关键词】：连通管 挠度监测 光电挠度计 大佛寺长江大桥
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：U441
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2004.041247
【目录】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 大佛寺长江大桥安全监测的重要意义10-11
• 1.2 大跨度桥梁的挠度测量要求11-12
• 1.3 桥梁挠度测量国内外研究现状12-16
• 1.4 课题的研究任务16-18
• 2 桥梁挠度测量的理论分析18-22
• 2.1 桥梁挠度变化的影响因素18
• 2.2 环境温度对桥梁挠度变化的影响18-19
• 2.3 拉索温度变化对桥梁挠度变化的影响19-22
• 3 连通管光电液位测量挠度总体方案设计22-34
• 3.1 系统总体方案的确定22
• 3.2 现有的液位测量方法22-26
• 3.2.1 超声波法22-23
• 3.2.2 差压法23-25
• 3.2.3 机械扫描式光透射法25-26
• 3.3 非机械扫描式光透射方案26-32
• 3.3.1 非机械扫描组合方案26-28
• 3.3.2 半集成光电接收器件的电路改进28-31
• 3.3.3 光源的改进31
• 3.3.4 测量结构31-32
• 3.4 非机械扫描式光反射方案32-34
• 4 光电挠度传感器的结构设计34-54
• 4.1 反射壁的设计34-37
• 4.1.1 浮子反射34-35
• 4.1.2 反射片反射35-36
• 4.1.3 不锈钢筒内壁反射36-37
• 4.2 浮子的设计37
• 4.3 支架的设计37-50
• 4.3.1 PDS的固定38-39
• 4.3.2 发光组件固定面角度的确定39-47
• 4.3.3 PDS重合宽度的确定47-50
• 4.4 其他主要零部件的设计50-51
• 4.4.1 减振零件的设计50
• 4.4.2 接头的设计50-51
• 4.5 其他考虑51-54
• 5 信号的采集和处理及远程传输54-74
• 5.1 微处理器的选择54-56
• 5.2 PDS的驱动电路56-59
• 5.3 PDS信号的采集59-63
• 5.3.1 信号的特征分析59
• 5.3.2 信号的二值化采集59-61
• 5.3.3 A／D转换61-63
• 5.4 信号的处理63-66
• 5.4.1 不良信号的滤除63-64
• 5.4.2 数据处理64-65
• 5.4.3 两根PDS的处理65-66
• 5.5 DSP与微机的通讯66-74
• 5.5.1 通信方式的选择66-67
• 5.5.2 串行通信方式的选择67
• 5.5.3 总线标准的确定67-71
• 5.5.4 多机远程通讯71-74
• 6 实验及挠度监测实际应用74-84
• 6.1 实验74-76
• 6.2 连通管式光电挠度测量系统的实用76-84
• 6.2.1 传感器的安装76-77
• 6.2.2 影响测量的因素和解决方案77
• 6.2.3 主梁关键点挠度温度变化特性测试77-80
• 6.2.4 主梁全桥线型随环境温度的变化特性测试80-81
• 6.2.5 桥梁挠度动态变化特性测试81-84
• 7 全文总结84-86
• 致谢86-88
• 参考文献88-90
• 附录90-93