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基于倾角传感器的靠船墩结构安全监测研究
| 论文题名： | 基于倾角传感器的靠船墩结构安全监测研究 |
| 关键词： | 靠船墩结构;安全监测;LabVIEW软件;结构响应;倾角传感器 |
| 摘要： | 随着我国经济持续快速发展，对外贸易大幅度增加，码头建设越来越趋向于大型化、复杂化。由于码头常年处于沿海恶劣环境，自然因素和人为因素造成的结构破坏时有发生，为保证其长期安全运行，对结构进行有效安全监测具有重大工程意义。现有码头结构安全监测系统通常需要在建造过程中完成传感器布设，但是既有大型靠船墩结构却遇到常用的应变/应力传感器难以布设到结构内部或水下部位的困难。随着倾角传感器的发展，倾角监测技术在工程领域得到了越来越广泛地应用，采用墩顶倾角传感器对靠船墩结构变形进行监测，将为解决既有靠船墩结构的安全监测问题提供一种可行的方案。 本文以某泊位靠船墩结构为工程背景，在理论分析的基础上，构建了一套基于倾角传感器的靠船墩结构安全监测系统，并应用到工程实际中。对靠船墩结构的监测数据进行处理分析，并结合三维有限元数值仿真，获得结构倾角的变化规律，初步探讨和确定了靠船墩结构的安全评价指标。本文主要研究内容如下： （1）针对既有靠船墩结构难以布设内部或水下传感器的问题，构建基于倾角传感器的靠船墩结构安全监测系统。通过理论分析，证明倾角监测的可行性，选择倾角传感器并对其性能进行测试，确定传感器布设位置和安装方法。利用LabVIEW开发靠船墩倾角监测系统软件，该系统具备数据自动采集与传输存储、实时显示、数据分析、风险预警等功能，能够有效评估靠船墩结构状态，诊断动力荷载和灾变效应作用下结构性能的变化。 （2）建立靠船墩结构三维有限元模型，定量分析靠船墩结构的静、动力响应。针对重力式圆沉箱结构的受力特点，考虑结构-基础的相互作用，模拟靠船墩与基础的接触行为。通过有限元分析求解结构在拟静力、动力作用下的受力特点和结构响应，总结靠船墩结构倾角变化规律。研究荷载强度以及结构-基础的接触参数变动情况下的结构变形和应力，分析结构在极端工况下的动态响应。 （3）基于监测数据和结构分析成果，初步确定动力作用下靠船墩结构的倾角安全评价指标。对监测数据进行分析，与有限元分析结果进行对比，发现结构倾角在温度和动力荷载作用下的变化规律。通过有限元分析，结合监测数据，确定动力荷载作用下靠船墩结构倾角安全评价指标。阐述安全监测系统阈值设定思路，为系统的升级完善提供依据，为码头的安全运维提供保障。 |
| 作者： | 张煜 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 冯新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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