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液-气联动差压连通管式桥梁竖向位移监测方法研究
| 论文题名： | 液-气联动差压连通管式桥梁竖向位移监测方法研究 |
| 关键词： | 液-气联动差压连通管式桥梁;竖向位移;挠度监测;液位控制 |
| 摘要： | 本文依托国家重点基础研究发展计划项目“桥梁结构行为演化理论与安全监测方法研究(2012CB723305)”和中铁大桥局股份有限公司科研开发项目“液-气耦合压差式桥梁挠度仪的研制及产品开发(K2009-35)”，针对目前广泛采用的液位连通管式位移测量方法存在的主要问题，提出了测量系统的改进技术，开展了相应的试验研究和理论分析，主要研究工作如下: (1)在分析多种开放式连通管液位获取方法适用性的基础上，根据管内流体的几何、物理及平衡条件，研究了计入液体粘性和两端竖管倾角等多因素的液位连通管内流体动力学特性，探讨了其对位移测量结果的影响规律。 (2)针对液位连通管位移测量存在的液体流动造成能量摩阻损失、易受测点处倾角影响、量程的设备尺寸效应以及环境适应性较差的问题，提出将连通管竖管端部封闭一定体积气体的液-气联动差压连通管竖向位移测量方法，开展了多种构造方式下的差压-位移转换原理和位移测量适应性研究;进行了系统软硬件设计，完成了可行性和适用性试验研究，验证了该方法的正确性。 (3)自主设计并制作了液-气联动差压连通管竖向位移测量系统动静态性能试验平台，结合有限幅值浅水重力波理论和流体力学理论，研究了被测桥梁主梁三向振动对位移监测系统静动力响应特性的影响规律，提出相应的处理对策。 (4)采用理论与试验相结合的方法，分析了位移测量系统的水平管内液体中的气泡、测区海拔及纬度、液体密度、系统温度效应和自然风场对位移监测结果的影响特点，提出了相应的处理方法。 (5)针对人为因素导致液面初始高度偏差对测量结果的影响，提出在竖管一定高度对称设置可开闭式溢流口进行液位控制的方法;针对挠度长期监测时基准液位蒸发后自动补偿的问题，提出基准液位自动补偿改进方法;针对大高差结构小变形的高精度自动监测难题，提出对称封闭式液-气联动差压连通管测量方法;开展了相应理论研究和系列试验验证工作。 (6)将改进后的液-气联动差压连通管竖向位移测量系统应用于多座大型实体桥梁的短期竖向位移测量和长期挠度监测，并与既有测量方法和设备进行了对比验证。结果表明，本位移测量系统具有较好的准确性和工程环境适应性。 |
| 作者： | 朱世峰 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 周志祥 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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