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原文传递隧道式锚碇结构位移监测方法及系统研究

论文题名：	隧道式锚碇结构位移监测方法及系统研究
关键词：	位移监测;悬索桥锚碇;激光图像;压力参考法;加速度传感器
摘要：	三峡库区蓄水后，锚碇的受力和外形受到复杂的水蚀环境影响而发生改变。锚碇是悬索桥承载结构的主要部分，锚碇结构一旦遭到破坏，不仅会威胁锚碇系统的自身安全，而且会危害到全桥结构的稳定性，造成生命财产的损失。因此，研发出能够审时度势的锚碇结构位移监测方法及系统迫在眉睫。　　结合重庆市科技攻关计划项目“悬索桥锚固系统安全监测、评估与预警关键技术攻关与示范”，对国内外锚碇结构、桥梁监测系统及方法等相关技术进行研究。在此基础上，给出4种锚碇结构位移监测方法及系统，简要介绍如下: 　　(1)点激光投射式锚碇结构位移监测方法及系统。该系统通过像素标定建立了物面和像面的对应关系，利用提出的激光光斑中心检测算法，实时获取点激光光斑中心坐标，通过给出的位移计算公式，反演出了锚碇结构位移。利用误差修正模型，有效的提高了系统的监测性能。实验表明，在较复杂的噪声干扰下，点激光光斑中心检测误差为1.75％;当锚碇受力方向的位移在25mm之内时，系统的测量精度可达0.1mm，测量误差可控制在2.16％以内。应用最小二乘法建立线性回归方程，并估算出方程表达式，模型的拟合优度R2为90.29％，预测效果较好。目前，已有两座桥梁应用该系统进行健康监测，监测效果较好。　　(2)线激光投射式锚碇结构位移监测方法及系统。在分析系统误差来源的基础上，对系统提出改进，该系统能够同时测量锚固面及其索股的位移，并且能够剔除准直激光发射器和视频采集装置的扭转误差。提出一种基于动态差分的光斑中心检测算法，该算法通过差分图像采集、动态图像提取、图像滤波、图像校正、光斑中心检测的方式实时监测线激光光斑图像。利用开发的软件，将最终获得的信息进行分析处理，获得锚碇结构的真实位移。研究结果表明，当测量范围为-100mm～+100mm，视频采集装置分辨率为1920×1080像素时，测量精度可轻松达到0.1mm。与提出的点激光投射式锚碇结构位移监测方法进行对比分析，实验结果具有较好的一致性。　　(3)液压式锚碇结构位移监测方法及系统。该系统在保持液位高度恒定的同时，无需计算液体密度和重力加速度，即可实时准确地监测锚碇结构变化。针对锚跨索股拉力对锚碇位移的作用关系，给出一种锚跨索股位移和张力测量方法及系统，为进一步分析锚固系统整体性能做了铺垫。　　(4)基于MEMS的锚碇结构位移监测方法及系统。该系统通过三轴重力加速度传感器ADXL335确立了倾角与电压值之间的对应关系，并结合三次样条插值和去极值均值滤波等算法，实现了倾斜位移的测量。实验验证了系统的性能。　　综上所述，本文研究和设计了4种锚碇结构位移监测方法及系统，对悬索桥锚固系统的综合评估和预警有着重要意义。
作者：	姚进强
专业：	计算机科学与技术
导师：	蓝章礼
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文