【摘要】：战时桥梁损伤监测是一个新的综合课题，涉及到桥梁结构、损伤检测、武器弹药等多个学科。利用现代先进的检测技术快速、准确地监测桥梁的损伤，是桥梁军事交通安全的重要保证，为快速抢修和桥梁毁伤评估提供了依据。 本文分析了桥梁在战争中的战略地位，回顾了桥梁监测的由来、桥梁监测系统的研究概况，桥梁健康监测的概念和内容，监测系统的组成。介绍了弹药毁伤桥梁钢筋混凝土结构的研究方法和现状。 系统介绍了弹药的种类和毁伤方式，研究了两种弹药新型多重命中体制，分析了典型的弹药侵彻的实验，得到了弹药侵彻靶板的速度、能量和动量损失与着靶速度的关系。研究了弹药侵彻加速度的测试方法，研究了弹丸侵彻混凝土的过程，典型炸药爆炸的理论分析和有限元仿真。 分析了弹丸冲击桥梁的动态响应，用有限元方法对钝头弹冲击梁的过程进行了仿真，得到了梁的破坏过程，梁的应变云图，测点的速度、加速度和位移响应。分析了弹药爆炸混凝土各测点的动态响应。通过监测桥梁的局部动态响应可以评估弹药对桥梁的损伤。针对弹丸对桥梁冲击或爆炸对桥梁的整体性能的破坏，提出了监测输入桥梁的能量的方法来评估弹药对桥梁整体性能破坏的程度。 在分析几种目前常用拉索检测方法的基础上，提出了直接检测拉索内部钢丝的应变来监测拉索动态载荷的新方法，该方法克服了频率法只能检测拉索恒载的缺点。进行了应变计安装于拉索钢丝的疲劳实验和动态载荷测试。 分析了战时桥梁监测战场环境的复杂性，提出战时损伤监测系统设计的基本要求，介绍几种适合战时检测的传感器。阐述了战时传感器传输系统的布设方法，以提高战时监测系统的可靠性和战场生存率。提出了建立战时无线监测系统的技术方法，进行了无线数字传输的设计和实验测试。 分析了无线供能的方法，介绍了无线振动发电的原理和测试结果，提出了利用弹药冲击载荷发电的无线压电陶瓷电源供电的方法，进行了能量的理论分析，研究了能量存贮的方法。制作了原理样机，进行了冲击载荷下的供能实验。为桥梁无线动态监测的无线供能提供了新的技术方法。 【关键词】：桥梁 战时损伤监测 弹药 监测系统设计 有限元仿真 无线电源
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U442
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2005.031561
【目录】：

• 1 绪论10-30
• 1．1 问题提出10-12
• 1．2 桥梁监测12-20
• 1．2．1 桥梁监测的意义12-14
• 1．2．2 桥梁监测的概念14
• 1.2.3桥梁监测的内容14
• 1．2．4 监测系统设计14-20
• 1．3 桥梁监测系统的国内外研究现状20-22
• 1．4 损伤检测22-24
• 1．4．1 检测方法22-24
• 1．4．2 信息融合24
• 1．5 弹药对桥梁结构的损伤24-27
• 1．5．1 战斗部毁伤目标的研究方法24-25
• 1．5．2 混凝土的侵彻研究25-26
• 1．5．3 混凝土介质的爆破研究26-27
• 1．6 战时桥梁的动态监测27-28
• 1．7 本文的研究内容28-30
• 2 弹药对桥梁的损伤30-51
• 2．1 引言30
• 2．2 弹药30-32
• 2．3 弹药多重命中32-34
• 2．3．1 同步起爆技术32-34
• 2．3．2 高射频技术34
• 2．4 弹药对钢筋混凝土的破坏34-49
• 2．4．1 钢筋混凝土的破坏34-36
• 2．4．2 弹丸垂直侵彻混凝土介质过程分析36-40
• 2．4．3 钢筋混凝土侵彻实验40-44
• 2．4．4 弹药的爆破作用44-49
• 2．5 影响弹丸破坏混凝土作用的因素49-50
• 2．6 本章小结50-51
• 3 战时桥梁损伤监测51-89
• 3．1 桥梁损伤监测51-52
• 3．2 弹药对桥梁的冲击损伤52-57
• 3．3 弹药冲击桥梁的数值模拟57-62
• 3．3．1 数值计算所采用软件简介57
• 3．3．2 有限元模型57-62
• 3．4 弹丸冲击混凝土桥梁损伤的数值模拟结果62-72
• 3．5 弹丸冲击桥梁的动态损伤监测72
• 3．6 爆炸损伤72-81
• 3．6．1 爆炸效应参数72-76
• 3．6．2 爆炸过程监测模拟76-81
• 3．7 爆炸动态损伤监测81-82
• 3．8 弹药对桥梁冲击整体损伤的监测82-88
• 3．9 本章小结88-89
• 4 拉索动态载荷监测89-98
• 4．1 桥梁拉索检测89-90
• 4．2 拉索动态载荷监测90-94
• 4．2．1 电阻应变片式传感器91-92
• 4．2．2 应变疲劳测试实验92-94
• 4．3 拉索动应力检测实验94-97
• 4．4 本章小结97-98
• 5 战时桥梁损伤监测系统设计98-110
• 5．1 概述98-100
• 5．2 战时桥梁监测传感器的选择100-103
• 5．3 传感网络的布设103-105
• 5．4 战时无线监测系统设计105-109
• 5．4．1 无线传感系统105-106
• 5．4．2 无线数字传输系统设计106-109
• 5．5 本章小结109-110
• 6 战时无线监测系统电源设计110-119
• 6．1 无线供能110
• 6．2 振动电源110-112
• 6．3 压电陶瓷电源112-118
• 6．3．1 压电电源能量计算112-115
• 6．3．2 压电陶瓷电源样机实验测试115-118
• 6．4 应用分析118
• 6．5 本章小结118-119
• 7 结束语119-121
• 7．1 全文总结119-120
• 7．2 展望120-121
• 致谢121-122
• 博士期间发表的论文122-123
• 参考文献123-129