基于桥梁安全交通流引导管理系统的研制与开发

摘要

桥梁结构是一个国家的重要基础设施,伴随着中国科学技术迅猛的发展。它在国民经济中起着越来越重要的作用。众所周知,车辆在桥梁上超载行驶的情况很普遍,车辆的超载导致桥梁承载能力丧失,造成桥梁事故的频繁发生。就目前而言,对车辆超载控制在道路上已经研究甚广,然而,车辆超载控制在桥梁上的研究几近空白。
　　本文以钢筋混凝土空心板桥梁为研究对象,结合桥梁应力、挠度理论,利用VisualStudio开发平台完成一套交通流规划子系统。同时,利用Midas/civil有限元软件进行模拟不同工况下的桥梁应力、位移极限值得出传感器的预警值,提出一套智慧桥梁监测方案,并基于层次模糊分析法建立相应的桥梁评估子系统方案。研究结果表明:(1)交通流规划子系统的开发能直接通过车辆基本参数获取车辆产生的桥梁应力、挠度,并将其挠度、应力与极限状态下应力、挠度对比后进行规划车辆通行路线,桥梁挠度、应力可以直接通过曲线图展现出来。(2)选取两辆相同载重为36t的车辆进行Midas/civil有限元软件模拟并与规划子系统计算结果分析对比,两者产生的桥梁应力、挠度计算数据基本相似。结果表明桥梁规划子系统具有一定可靠性。(3)基于Midas/civil有限元进行模拟4种不同工况下的桥梁应力、横向位移、纵向位移并对比分析。得出承载能力极限状态下的应力、位移作为传感器的预警值。并从模糊层次分析法的原理出发,建立该桥梁的评估诊断子系统方案。为桥梁监测评估子系统提出理论性指导依据。
　　基于交通流规划子系统的开发,提前获取车辆荷载对桥梁产生的结构响应,并利用监测子系统布设传感器监测车辆行驶过程中的桥梁结构响应,最后,建立桥梁评估方案对桥梁进行评估诊断,形成一个完整的交通流引导管理系统。为实际工程中保证桥梁安全具有重要的参考意义。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题提出及研究意义

1．1．1 问题的提出

1．1．2 研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 桥梁交通流规划系统国内外研究现状

1．2．2 桥梁健康监测国内外研究现状

1．2．3 桥梁状态评估国内外研究现状

1．3 本文研究内容及技术路线

第二章 智慧桥梁交通流引导管理系统理论

2．1 智慧桥梁交通流引导管理系统概述

2．2 交通流引导管理系统车辆基本参数获取方法

2．2．1 基于动态称重系统获取交通荷载原理

2．2．2 基于机动车超速自动监测系统原理

2．3 交通流引导方案

2．4 桥梁结构响应理论

2．4．1 应力计算方法

2．4．2 挠度计算方法

2．5 本章小结

第三章 智慧桥梁交通流规划子系统设计与实现

3．1 工程概况

3．2 系统的主要功能

3．3 系统的开发环境

3．3．1 系统的开发语言

3．3．2 系统的开发工具

3．4 系统开发过程

3．4．1 三层构架的概念

3．4．2 智慧桥梁规划子系统的开发

3．5 程序检验

3．6 本章小结

第四章 智慧桥梁交通流引导管理系统的应用

4．1 监测参数设计方案

4．1．1 监测参数设计原则

4．1．2 监测内容的确定

4．1．3 传感器的研究方案

4．2 有限元计算分析及传感器预警值确定

4．2．1 桥梁有限元模型的建立

4．2．2 桥梁有限元模型受力分析

4．2．3 不同荷载工况受力分析及预警值的提出

4．3 数据采集与传输设计

4．4 模糊层次综合评估分析法

4．4．1 层次分析法

4．4．2 模糊综合评估法

4．5 智慧桥梁评估诊断子系统的方案

4．5．1 智慧桥梁层次结构的建立

4．5．2 各指标参数等级的划分

4．5．3 评估等级标准的确定

4．5．4 监测参数的指标权重

4．6 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢