城市桥梁健康监测关键问题研究

摘要

桥梁是道路的重要组成部分，是交通工程中的关键性枢纽，在交通和交通发展中起着非常重要的作用。城市桥梁，指城市范围内，修筑在河流上的桥梁、道路与道路立交、跨越铁路的道路立交桥和人行天桥。而桥梁结构随着桥龄的不断增长，结构的安全性和使用性能会发生退化。为了保障桥梁安全运营和延长使用寿命，建立桥梁健康监测系统便成为有效手段。
　　桥梁健康监测系统通过在桥梁结构关键位置上安装传感器实施长期监测、评估桥梁的结构状态，在交通条件、自然环境、或运营状况出现异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导，可在第一时刻发现问题，及时避免恶性事故。
　　本文以青岛市李沧区下王埠立交桥监测系统课题研究背景，对城市桥梁健康监测系统安装与预警的关键问题进行研究，主要内容如下:
　　(1)对桥梁建立有限元模型，分析和深入了解桥梁的受力特性和变形情况。通过对有限元模型进行受力分析，确定桥梁关键受力部位，为监测项目传感器布置方案的确定提供有效参考，同时也为选择传感器的量程、选择传感器精度等提供相应的参考。
　　(2)对桥梁进行实车加载试验。本桥准备安装桥梁监控系统时，桥梁已建成13年，为了避免有限元模型计算结果与实际结构出入过大，给桥梁监测预警提供符合实际的技术指标，采用实车加载在桥梁上，检测各监测参数具体数值。
　　(3)根据本桥结构特点和实际工作状态，平衡功能与造价，选择能够反映结构工作状态同时易于稳定测量的参数进行监测。确定监测项目、监测方式、设备选型及对应的测点布置方案，以实现对桥梁主要结构响应进行实时监测。
　　(4)设定预警阈值并实施监测。根据已经获取的监测项目模型计算值、监测项目现场实测值（加载试验实测值、平日运营实测值）、以及规范限值三个方面的数据，设定本桥健康监测阈值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 城市桥梁健康监测概述

1．1．1 城市桥梁健康监测系统的研究与现状

1．1．2 城市桥梁健康监测系统预警阈值的研究与应用

1．2 课题研究背景

1．2．1 青岛市李沧区下王埠立交桥健康监测系统简介

1．3 本文主要研究内容

第2章 结构计算与分析

2．1 计算分析方法

2．2 恒载作用结构效应

2．2．1 自重作用下的反应值

2．2．2 二期恒载作用下的反应值

2．2．3 预应力作用下的反应值

2．2．4 恒载作用下的反应值

2．3 活载作用结构效应

2．3．1 设计汽车荷载标准作用下结构响应计算

2．4 温度荷载作用下的反应值

2．5 收缩徐变的影响

2．6 结构动力特性计算结果

2．7 承载能力极限状态检算

2．7．1 抗弯承载能力验算

2．7．2 抗剪承载能力验算

2．8 结果分析

第3章 实车加载试验

3．1 静载试验

3．1．1 试验项目

3．1．2 试验荷载

3．1．3 荷载效率

3．1．4 实车试验结果

3．2 动载试验

3．2．1 测点布置

3．2．2 测试方法

3．2．3 测试结果及其分析

3．3 实车加载试验小结

第4章 桥梁健康监测系统

4．1 监测项目

4．1．1 应力监测

4．1．2 挠度监测

4．1．3 振动监测

4．1．4 温度监测

4．2 数据采集与传输系统

4．3 现场安装

第5章 预警阈值的分析与设定

5．1 预警参数的确定

5．2 预警阈值设定方法

5．3 本桥健康监测预警阈值

第6章 运行效果分析

6．1 2014年7月1日～2014年9月30日监测结果

6．1．1 应力监测结果

6．1．2 挠度监测结果

6．1．3 振动监测结果

6．1．4 温度监测结果

6．2 2014年10月1日～2014年12月31日监测结果

6．2．1 应力监测结果

6．2．2 挠度监测结果

6．2．3 振动监测结果

6．2．4 温度监测结果

6．3 2015年1月1日～2015年3月31日监测结果

6．3．1 应力监测结果

6．3．2 挠度监测结果

6．3．3 振动监测结果

6．3．4 温度监测结果

6．4 2015年4月1日～2015年6月30日监测结果

6．4．1 应力监测结果

6．4．2 挠度监测结果

6．4．3 振动监测结果

6．4．4 温度监测结果

6．5 监测结果分析

第7章 结论与展望

7．1 本文主要结论

7．2 本文研究的不足与展望

参考文献

在学期间发表的学术论文及参与的项目

致谢