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基于分段悬链线基准的桥梁挠度在线监测系统研究与实现
| 论文题名： | 基于分段悬链线基准的桥梁挠度在线监测系统研究与实现 |
| 关键词： | 桥梁挠度;在线监测系统;分段悬链线;测量精度 |
| 摘要： | 挠度是桥梁健康监测系统的主要测试内容之一，是评价桥梁运营状态和安全性的重要依据。对于应用广泛的大跨径预应力混凝土箱梁桥，主梁下挠是较为常见的现象，且随桥梁使用年限增长下挠还会不断增加，导致梁体刚度降低、混凝土开裂等一系列问题，因此十分有必要对挠度进行长期观测。现有的挠度监测方法种类较多，但还普遍存在着成本高昂、安装复杂、测量精度不够等缺点。基于这一背景，本文提出一种以分段悬链线作为基准，结合高精度激光测距仪与LoRa无线通信技术的箱梁挠度监测系统，并对其测试效果、影响因素进行了试验和理论分析。本文主要工作如下： （1）桥梁挠度监测系统的设计。充分考虑监测系统的监测原理与安装环境，分别对分段悬链线基准模块、挠度测量模块、数据采集与处理模块及其他配套设备进行设计与选择，确保监测系统能够满足使用要求。 （2）监测系统测试数据效果的试验验证。试验采用一座跨径 4m 的梁桥模型，在其上安装监测系统与百分表，然后对模型进行分级加载，将监测系统所测量的各级挠度值与百分表的测试值进行比较，结果显示二者十分接近。试验还采集了桥梁模型保持某一特定状态下，较长时间段（90 天）的监测数据，发现其波动幅度很小。试验表明本挠度监测系统具有较高的准确性及稳定性。 （3）监测系统影响因素的分析及监测数据修正方法的研究。分析了影响监测系统的主要因素，提出利用有限元软件建立悬链线模型修正监测数据的方法。探讨悬链线端点出现水平位移时，ABAQUS 建模计算出的悬链线线形是否与试验一致，结果表明可以通过建立ABAQUS模型对监测系统影响因素进行分析。 （4）以一座连续刚构桥为研究对象，根据桥梁的设计参数分别建立了桥梁和悬链线的有限元模型，分析悬链线弹性模量、激光射入角和温度对监测数据的影响。结果表明激光射入角对监测数据的影响可不考虑，悬链线弹性模量要在监测系统安装前测定，温度对监测数据影响较大。通过对温度影响进一步研究，给出在监测系统工作过程中监测数据的详细修正方法。 |
| 作者： | 朱琛 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 王学敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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