基于动挠度监测的桥梁异常车辆荷载识别关键技术研究

摘要

近年来，国内部分桥梁在运营阶段由于缺乏有效的监测措施和必要的维修、养护出现了开裂、结构损伤、破坏倒塌等现象，引起了社会和政府的高度重视。所以，尽早发现并及时处理病害至关重要，对新建大跨度桥梁建设理论的发展也具有重要意义。
　　本文以云南蒙新高速公路黑冲沟大桥项目为依托，开展了挠度监测、视频分析、车辆荷载与动挠度预警设计等研究，并设计了一套基于动挠度监测的桥梁异常车辆识别系统。主要研究内容:
　　(1)基于北斗系统的挠度实时监测系统
　　在黑冲沟大桥左右幅桥的中跨1/2处部署北斗系统对桥梁挠度进行实时监测，结合其他监测成果，构建桥梁健康监测大系统。
　　(2)基于关键截面动挠度分析的桥梁预警模型和分级设置
　　通过桥梁截面位移和动挠度理论分析、黑冲沟大桥有限元仿真，获取各种冲击荷载作用下桥梁结构动力响应的动挠度的信号，创建基于动挠度的安全预警模型和预警分级设置。
　　(3)基于动挠度实时监测的结构安全风险溯源系统
　　在动挠度监测数据和动挠度预警模型的基础上，将挠度监测系统数据和信息触发机制下的视频抓拍成果结合，构建基于结构动挠度响应的实时通行视频抓拍系统，分析通行车辆超载对桥梁的影响，实现高危车辆风险溯源。
　　本文针对山区公路连续刚构大桥在运营阶段结构安全状态评估的需要，通过监测方法的选用和工程验证，实现了对桥梁的实时动态监测，并开发了一套可用于该型桥梁的挠度监测和结构安全溯源系统，为桥梁健康监测系统的发展提供了一种借鉴和参考。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 研究目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 桥梁健康监测研究现状

1．2．2 结构挠度监测研究现状

1．2．3 通行视频监测研究现状

1．3 主要研究内容

1．3．1 基于北斗系统的挠度实时监测系统

1．3．2 基于关键截面动挠度分析的桥梁预警模型和分级设置

1．3．3 基于动挠度实时监测的结构安全风险溯源系统

1．4 创新点

第二章 基于北斗卫星定位系统的桥梁挠度监测

2．1 桥梁挠度监测的意义

2．2 北斗系统组成及工作原理

2．2．1 北斗系统概述

2．2．2 北斗系统的发展现状

2．2．3 北斗系统定位测量原理

2．3 北斗系统在桥梁监测方面的应用

2．4 北斗系统测量实验

2．3 本章小结

第三章 连续刚构桥关键截面动挠度预警指标分析

3．1 研究结构动挠度的意义

3．2 桥梁动挠度理论分析

3．2．1 截面位移公式

3．2．2 动挠度理论

3．3 黑冲沟特大桥及其有限元建模

3．3．1 桥梁激振方法

3．3．2 荷载工况分类

3．3．3 不同工况下的动挠度-时间曲线

3．4 监控预警模型

3．4．1 监控控制指标

3．4．2 预警分级设计

3．5 基于动挠度指标的结构安全风险源追溯

3．6 本章小结

第四章 基于动挠度实时监测的结构安全风险溯源系统

4．1 构建结构风险溯源系统的意义

4．2 结构安全风险溯源系统设计

4．2．1 系统组成

4．1．2 系统工作流程

4．2．3 超载车辆动挠度响应阈值的确定

4．2．4 风险溯源数据库及预警示例

4．2．5 软件功能

4．3 基于视频监测的桥梁结构通行车辆抓拍关键技术

4．3．1 桥梁通行视频监控抓拍系统组成

4．3．2 视频监控抓拍系统工作原理

4．4 基于动挠度触发的关键视频提取技术

4．4．1 融合动挠度监测的视频监测设计

4．4．2 视频提取技术途径

4．5 本章小结

第五章 工程应用与分析

5．1 工程项目概况

5．2 北斗挠度监测系统的构建

5．2．1 系统组件

5．2．2 北斗系统安装

5．3 通行视频监控抓拍系统的构建

5．3．1 视频监控设备

5．3．2 系统安装

5．4 黑冲沟大桥监测数据及工程验证分析

5．5 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果