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基于热传导的桥梁基础周边冲刷深度监测技术研究
| 论文题名： | 基于热传导的桥梁基础周边冲刷深度监测技术研究 |
| 关键词： | 桥梁;传感器;冲刷深度;热传导;实时监测;环境系数 |
| 摘要： | 近年来，桥梁损毁事故大部分是由于桥墩长期在河流的冲刷作用下失稳造成的，桥梁冲刷已然成为了桥梁失事的最主要原因之一，因此有必要对桥梁的冲刷情况进行实时监测，以便在桥梁失稳前及时预警，避免不必要的损伤。所以本文的研究内容主要包括以下几个部分: 1、本文设计了一种基于热传导的测量桥梁周边冲刷深度的传感器。热传导是热量从物体的高温部分传至低温部分，或由高温物体传给低温物体的过程，由于不同的介质导温系数不同，所以热量在不同的介质中传热速率也不同。根据传感器在不同的环境中的温度变化，便可以辨别传感器所处的环境介质，分析得到桥梁冲刷深度。 2、依据传热桥结构的理论，制作了A型和B型两种型号的传感器，A型传感器是基于DS18B20温度传感元件的传感器，B型传感器是基于Pt100的一种热电阻式温度传感器。 3、利用制作好的传感器以及实验装置，对静止的空气、流动的空气、静水、动水、标准砂、细砂、流动的泥浆、静止的泥浆、沉积土等环境介质进行模拟实验研究。实验数据显示，实验开始15分钟后空气环境下的环境特征值可达180以上，土环境下可达110左右，而在水环境中环境特征值仅在20左右，流动的水环境中更小，基本无变化接近于0。 4、本文通过对实验数据的处理与分析，得到了判定环境介质的量化指标环境系数Ke。根据处理后的实验数据可知，静止的空气环境中环境系数为8.8左右，流动的空气环境中环境系数为6.3左右，土环境中环境系数为3.8左右，砂环境中环境系数为3左右，水环境中环境系数Ke为1左右，在流动的水环境和流动的泥浆环境中更小，环境系数为0.1左右，接近于零。该分析结果充分验证了该传感器可行性、实用性。 5、本文设计了一套完整的桥梁冲刷传感监测系统，可实现冲刷的实时自动监测，最后，针对具体工程介绍了该传感监测系统的应用。 通过一系列的研究，本文得到了以下结论:该传感器可明显区分空气、水、土等各种环境，并能得到判定环境介质的量化指标环境系数Ke，且该传感器还具有抗干扰能力强、精度高、可靠性高、耐腐蚀性好，耐热性好、稳定性高、成本低，实用性好等优点，可实现传感监测系统的自动实时监测，对桥梁冲刷深度监测系统的设计具有借鉴意义。 |
| 作者： | 颜腾腾 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 丁勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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