桥梁健康监测中激光挠度/位移测量系统的研究与应用

摘要

论文首先阐述了桥梁监测的重要意义及现状,针对该论文的侧重点——桥梁挠度/位移测量进行了深入研究.通过查阅的大量资料文献,对当今国内外在桥梁监测中挠度/位移测量研究现状和最新进展进行了讨论,针对工程实践中最常见的三种桥梁形式,根据其力学模型,分析了桥梁在静载作用下的受力模型及相应的挠曲线方程,确定其最大挠度位置,为实际监测工作中测量系统的安装部位提供了依据.论文对桥梁激光挠度/位移测量系统动态挠度测量的测量范围、测量精度进行了分析,并用该系统对桥梁的静态位移进行了长期在线监测,取得了十分有价值的结果,是该课题的突出之处.该研究成果不仅仅局限于桥梁的挠度/位移测量上,它还可以推广到众多的土木结构及建筑的变形监测中.所以该项目的继续深入研究将具有重要的社会意义和巨大的经济价值.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1桥梁健康检测的重要意义

1.2国内外研究现状

1.3桥梁结构的挠度/位移监测

1.4本课题的研究任务

本章小结

2桥梁变形的理论分析

2.1变形产生的原因

2.2典型桥梁形式的变形分析

2.3测量要求

本章小结

3桥梁挠度测量系统

3.1系统总体构建

3.1.1投影成像式测量原理

3.1.2直接投射式测量原理

3.1.3系统的总体方案

3.2光源的选择

3.3光源装夹及调节机构设计

3.4传感器选择

3.4.1挠度/位移测量中常用的传感器

3.4.2紧贴式图像传感器CIS

3.4.3传感器的确定

3.5光斑中心位置的确定

3.5.1单一光斑中心位置确定的方法

3.5.2带干涉环的光斑中心位置确定方法

3.6传感器驱动及信号处理的硬件实现

3.6.1可编程器件简介

3.6.2现场可编程器件概述

3.6.3硬件电路设计及实现

3.7数据采集

3.8影响测量系统精度的因素

3.8.1光源对精度的影响

3.8.2机械结构对精度的影响

本章小结

4位移测量系统

4.1位移测量系统的构建

4.2光斑的采集

4.3光斑位置的确定

4.3.1数字图像处理的有关技术

4.3.2光斑中心位置的获得

本章小结

5实验及数据分析

5.1实验室测量系统

5.1.1实验室测量系统的搭建

5.1.2激光挠度测量实验及数据分析

5.1.3二维位移测量实验及数据分析

5.2现场测量系统

5.2.1槽坊大桥简介

5.2.2测量系统的构成

5.2.3挠度监测及数据分析

5.2.4位移监测及数据分析

本章小结

6全文总结

致谢

参考文献

附录