润扬大桥上部结构安全监测系统研究与应用

摘要

大跨度桥梁结构安全监测系统是对桥梁服役期间的运营环境和结构健康状况进行监测的一种完整的在线监测系统。通过对桥梁结构状态的实时监测与数据分析、及时捕捉桥梁在实际交通负荷与自然蜕化条件下的异常特征信息并发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。 本文以当前国内先进的大跨度桥梁结构安全监测系统：润扬大桥结构安全监测系统为研究与分析对象，比较完整地综述了润扬大桥结构安全监测系统的各主要部分的全貌及各个主要监测功能；主要有：对环境荷载(风速风向与温度)的监测和对桥梁结构响应的监测。对桥梁结构响应的监测包括：整体位移(GPS)监测；内力(动应力与静应力)监测；振动(加速度)监测，等等。论文还介绍了各类传感器的选型、技术参数指标及布点方案，清晰明了地阐述了润扬大桥结构安全监测系统的结构和布局。由此可见，润扬大桥结构安全监测系统的设计综合了现代传感器技术、计算机网络通讯技术、数字信号分析与处理技术、数据管理方法、知识挖掘、预测技术及结构分析理论等多个领域的知识，极大地延拓桥梁检测领域，提高预测评估的可靠性。 在综述和总结润扬大桥结构安全监测系统的设计成果的基础上，本文进一步对润扬大桥结构安全监测系统运行一年来所采集的各类环境载荷和结构响应监测数据进行了初步分析，重点对润扬桥结构响应特征进行了综合分析。 论文进一步展望了桥梁结构健康监测系统的发展和应用前景。大跨度桥梁结构安全监测系统目前在中国、甚至在全世界还处于起步阶段，结构安全监测系统的研究与运用分析在今后几十年将是国内外一个重要的研究课题。随着新材料、新技术不断发展，桥梁结构安全监测系统将会变得系统更完善、造价更低廉、功能更丰富，结构安全监测系统的研究与运用分析作为一个研究课题也更重要。根据我国的实际情况，针对不同类型大跨度桥梁，建立桥梁结构安全监测系统，通过适当的桥梁健康状态评价方法对桥梁当前健康状态进行评估，制订合适的养护维护策略，不仅能够大大提高桥梁的当前运营状态，对于确保大型桥梁的安全性与耐久性，延长桥梁结构的服务年限，对于保障交通干线的畅通，促进经济的繁荣发展具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1概述

1.1.1研究背景

1.1.2研究目的、意义

1.2结构安全监测系统的研究发展

1.2.1结构安全监测系统理论研究状况

1.2.2结构安全监测系统的设计研究

1.2.3结构安全监测系统的应用状况

1.3主要研究内容

2结构安全监测系统工作原理及基本结构

2.1基本工作原理

2.2传感器子系统

2.2.1传感器布设原则

2.2.2传感器的总体方案布设

2.3数据采集子系统

2.3.1数据采集子系统的布设原则

2.3.2数据采集子系统的布设方案及技术要求

2.4数据通信与传输子系统

2.4.1数据通信与传输子系统的布设原则

2.4.2数据通信与传输子系统的布设方案及技术要求

2.5数据分析与处理子系统

3润扬大桥环境与温度监测

3.1风况监测系统

3.2南汊悬索桥风况监测系统主要构成

3.2.1风况监测主要内容

3.2.2风况监测仪器

3.2.3风力报警线设置

3.3台风对桥梁的影响分析

3.3.1对应风力报警图大桥的位移变化

3.3.2监测结果分析

3.4南汊悬索桥主梁温度监测

3.5北汊斜拉桥主梁温度监测

4悬索桥主桥整体位移监测

4.1南汉悬索桥主桥全球定位系统(GPS系统)

4.2 GPS监测系统主要构成

4.2.1 GPS监测系统

4.2.2 GPS监测系统的定位原理

4.2.3润扬大桥GPS传感器选型

4.2.4 GPS系统报警线设置

4.3交通荷载对桥梁的影响分析

4.3.1超大型车辆通过时桥梁位移变化情况

4.3.2监测结果分析

5内力监测

5.1南汊悬索桥主梁内力监测系统

5.2北汉斜拉桥主梁内力监测系统

5.3内力监测系统主要构成

5.3.1振弦式应变计

5.3.2电阻应变计

5.3.3光纤光栅应变计

5.4悬索桥动应变监测数据分析

6振动监测

6.1南汉悬索桥主梁振动监测

6.2南汉悬索桥主缆振动监测

6.3南汊悬索桥主缆索股索力监测

6.4南汊悬索桥索塔振动监测

6.5北汊斜拉桥主梁振动监测

6.6振动监测系统主要构成

6.7振动监测系统数据分析

6.7.1时域分析与频域分析

6.7.2模态分析

6.7.3主缆索股索力计算分析

7总结与展望

7.1本文总结

7.2 展望

8参考资料

9 致谢