梅山过桥结构健康监测系统设计与实施

摘要

梅山热轧厂过桥结构（桥梁的在工业企业的一种应用形式）在生产过程中，由于受到外界各种因素的作用以及材料自身性能退化的影响，会造成过桥某些部位的损伤，缩短桥梁的使用寿命，影响过桥结构的正常使用，增大了生产中的安全隐患，甚至出现垮塌事件。因此，对过桥结构的健康监测是非常必要的。本文以梅山轧钢过桥结构技术改造为背景，重点进行了其健康监测中的数据处理和安全状态评估。本文完成的主要工作为：
　　 (1)本文成功地将健康监测系统应用到了宝钢集团梅山热轧厂的技术改造工程中，对支撑辊道的钢过桥结构进行了结构健康监测系统的设计；
　　 (2)在设计之前对过桥结构的受力行为进行深入地分析，分析结果对监测系统的设计提供必要的理论指导，结合粗轧钢板生产过程的控制要求，给出了过桥结构健康监测系统的监测内容和测点布置；
　　 (3)较详细的介绍了该健康监测系统的总体设计和各子系统的设计，给出了各子系统的构成和功能，为梅山过桥结构健康监测系统的实现提供了设计指导；
　　 (4)针对工作环境的复杂性、恶劣性，提出了有针对性的处理方案，并付诸实施，取得满意的效果；
　　 (5)依据损伤识别理论和采集到的数据对过桥结构进行损伤判定，依据计算结果，了解到过桥结构的安全。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 研究背景

1.2 桥梁健康监测系统

1.2.1 桥梁结构健康监测概念

1.2.2 桥梁结构健康监测发展现状

1.2.3 桥梁结构安全评估方法

1.3 课题来源

1.4 本文主要内容

第二章 梅山过桥结构有限元建模

2.1 ANSYS软件

2.1.1 软件功能简介

2.2 过桥结构有限元建模

2.2.1 梅山过桥结构

2.2.2 辊道结构和过桥结构三维有限元模型

2.3 小结

第三章 过桥结构的动力特性分析和测试

3.1 梅山过桥的结构动力分析

3.2 辊道结构现场动力测试

3.3 梅山过桥结构健康监测理论分析

3.3.1 梅山过桥结构的振动分析

3.3.2 梅山过桥结构的应力分析

3.3.3 梅山过桥结构的应变分析

3.3.4 梅山过桥结构的整体稳定分析

3.4 小结

第四章 梅山过桥健康监测系统实施

4.1 梅山过桥结构健康系统的监测依据及依据

4.1.1 监测依据的主要文件

4.1.2 梅山过桥结构监测系统设计主要遵循的原则

4.1.3 梅山过桥结构监测项目监测点布置

4.2 梅山过桥结构健康监测系统的构成和功能

4.2.1 梅山过桥健康监测系统的主要构成

4.2.2 数据采集系统

4.2.3 数据处理系统

4.3 梅山过桥结构监测项目实施

4.3.1 过桥结构的应变监测

4.3.2 过桥结构加速度监测

4.3.3 过桥结构动态位移响应监测

4.4 在复杂环境下遇到的监测问题及解决方案

4.4.1 高温对动应变测试的影响及消除方案

4.4.2 噪声、电磁场影响消除方案

4.4.3 潮湿影响消除方案

4.5 小结

第五章 梅山过桥结构监测结果评估

5.1 安全状态评估方案

5.1.1 安全状态分类方案

5.1.2 安全状态评估方案

5.2 检测结果分析

5.2.1 动态应变

5.2.2 加速度

5.2.3 位移

5.2.4 用位移功率谱分析结构安全性

5.3 基于动态测试的梅山过桥损伤测试

5.3.1 所用的结构损伤定位方怯

5.3.2 损伤有限元模拟

5.3.3 用频率变化监测过桥运行的安全性

5.4 小结

第六章 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢