基于廈門BRT橋梁結構群的橋梁健康監(jiān)測與安全預警集成系統(tǒng)研究.pdf

1、橋梁工程在國家建設和人民生活中具有至關重要的作用，近年來，我國橋梁建設事業(yè)有了飛躍性的發(fā)展，迄今依然保持著這種趨勢。在飛速發(fā)展的橋梁建設事業(yè)中，橋梁建設過程和后期運營安全性便成為橋梁學者和管理者們所關注的話題，得益于網(wǎng)絡技術和傳感器技術的發(fā)展，如今對新建或在役橋梁結構設計安裝結合多學科、多組織、多功能于一體的完整橋梁結構在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術已經較為成熟。本文以廈門 BRT在役橋梁結構群為研究對象，建立一套適合類似廈門 BRT橋梁結構的多種

2、傳感器、多測站、滿足相關數(shù)據(jù)采集要求的設備、多級計算機分析處理和健康評估為一體的完整的橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)的最終目的是要實現(xiàn)對橋梁健康狀況進行在線實時監(jiān)測并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理，對出現(xiàn)損傷的橋梁結構能夠及時預警報警，從而實現(xiàn)橋梁結構安全運營的目標。本論文主要內容和結論有：
　?。?）閱讀國內外關于橋梁結構健康監(jiān)測相關資料，了解橋梁結構健康監(jiān)測技術的發(fā)展與應用現(xiàn)狀，從橋梁健康監(jiān)測的概念出發(fā)，以橋梁健康監(jiān)測的目的及意義為契機，介

3、紹了橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的建立對于保障交通安全出行和結構整體運營性能良好的重要性，闡明了橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的組成及功能。
　　（2）根據(jù)本文所研究的對象廈門BRT橋梁結構設計特點，健康監(jiān)測系統(tǒng)建立所需要的相關參數(shù)，介紹了適合該類型橋梁結構檢測的內容及傳感器類型的選擇，此外，還對本文研究健康監(jiān)測系統(tǒng)設計所主要采用的光纖光柵（FBG）傳感器及GPS技術在橋梁健康監(jiān)測中的應用進行研究。
　?。?）從橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)總體設計為出發(fā)點，對廈

4、門BRT橋梁結構健康監(jiān)測的內容、監(jiān)測項目及所要使用的傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸設計原則和對橋梁結構預警損傷識別方法進行研究。
　?。?）根據(jù)廈門BRT橋梁結構特點，提出了廈門 BRT橋梁的結構健康監(jiān)測系統(tǒng)設計的總體方案，從系統(tǒng)建立時應遵循的基本原則、系統(tǒng)的基本構成、健康監(jiān)測系統(tǒng)應具備的功能、基本監(jiān)測項目的確定、系統(tǒng)所要采用傳感器的選擇等方面展開研究，確定了廈門 BRT橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的主要監(jiān)測項目、內容，所要采用的傳感器及傳感器優(yōu)

5、化布設應遵循的原則，同時也對適合其橋梁結構的損傷預警、識別方法進行了總結，為廈門BRT橋梁的結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的設計提供基本技術支撐。
　?。?）研究了適合廈門BRT橋梁結構特點的滿足傳感器布置要求的6類普通測點的優(yōu)化布置以及5種振動、應變測點優(yōu)化布置方法（熱點應力法、MAC矩陣法、模態(tài)應變能法、廣義應變能密度法、遺傳算法）。采用模態(tài)應變能法、廣義應變能密度法及熱點應力法對橋梁結構群中3座具有代表性的橋梁進行振動、應變測點的優(yōu)化研究

6、，得到以達到最佳性價比的振動、應變測點的優(yōu)化布設位置。
　?。?）根據(jù)廈門BRT橋梁結構以及原有高架橋車站的設置特點，研究得到了可以在每兩座橋梁處設置一個數(shù)據(jù)采集站、原有車站處設上一級監(jiān)測站的“小集中分散”設站優(yōu)化原則，還給出了健康監(jiān)測系統(tǒng)建成以后的數(shù)據(jù)采集優(yōu)化方案。
　?。?）以廈門BRT橋梁結構為對象，研究提出了一種從傳感器的布置、測站設置、數(shù)據(jù)采集優(yōu)化、數(shù)據(jù)傳輸?shù)染C合完整健康監(jiān)測系統(tǒng)的具體實施方案，同時提出了適合該類橋