本文關(guān)鍵詞：基于光纖光柵傳感器的橋梁撓度檢測(cè)與監(jiān)測(cè)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中南大學(xué)》 2007年

基于光纖光柵傳感器的橋梁撓度檢測(cè)與監(jiān)測(cè)

徐輝  

【摘要】： 由于橋梁在外荷載作用下的變形是結(jié)構(gòu)剛度的反映,荷載與環(huán)境的作用、結(jié)構(gòu)材料的變異都可以通過(guò)撓度的變化表現(xiàn)出來(lái),是橋梁健康狀態(tài)最直觀、有效的表現(xiàn)形式之一,所以對(duì)橋梁的撓度測(cè)試具有重要意義。 鑒于運(yùn)營(yíng)橋梁對(duì)交通的要求和所處的惡劣環(huán)境,本文采用光纖光柵(FBG)傳感器對(duì)橋梁的應(yīng)變、溫度進(jìn)行測(cè)試和在線監(jiān)測(cè)。通過(guò)測(cè)試截面的應(yīng)變,提出了基于平均曲率分段擬合橋梁撓曲線和分跨最小二乘擬合橋梁撓曲線兩種測(cè)試方法,并通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)梁進(jìn)行了驗(yàn)證,具有較高的精度。本文的主要工作和結(jié)論包括: 1.詳細(xì)闡述FBG傳感器的基本原理和應(yīng)變、溫度傳感特性。溫度補(bǔ)償是FBG傳感器應(yīng)用中的關(guān)鍵問(wèn)題,并提出了一種溫度自補(bǔ)償傳感器裝置。 2.提出了基于平均曲率分段擬合橋梁撓曲線測(cè)試方法的原理、算法,推導(dǎo)了相應(yīng)的公式,以及軟件的編寫(xiě),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)梁進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 3.提出了采用分跨最小二乘法擬合橋梁撓曲線測(cè)試方法的原理、算法,推導(dǎo)了相應(yīng)的公式,同樣利用LabVIEW編寫(xiě)了相應(yīng)軟件,并通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)梁進(jìn)行了驗(yàn)證,表明其具有很高的精度。 4.運(yùn)營(yíng)中混凝土橋梁撓度的影響因素很多,撓度的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果包括荷載引起的彈性變形、混凝土收縮徐變變形、溫度變形及自身體積變形。論文最后就運(yùn)營(yíng)中的混凝土橋梁如何考慮這些因素對(duì)撓度測(cè)試的影響作了初步探討,為橋梁撓度的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)奠定了基礎(chǔ),并且建議了一種監(jiān)測(cè)徐變變形的方法。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：U446
【目錄】：

摘要3-4

ABSTRACT4-8

第一章 緒論8-14

1.1 研究背景及意義8-11

1.2 撓度測(cè)試國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13

1.3 論文的主要工作13-14

第二章 光纖光柵傳感基本原理14-27

2.1 引言14-16

2.2 光纖光柵傳感器在土木工程健康監(jiān)測(cè)的應(yīng)用16-17

2.3 光纖布拉格光柵傳感器原理17-25

2.3.1 均勻軸向應(yīng)力下的光纖光柵傳感特性分析18-19

2.3.2 均勻橫向應(yīng)力下的光纖光柵傳感特性分析19-20

2.3.3 光纖Bragg光柵溫度傳感特性20-21

2.3.4 光纖Bragg光柵應(yīng)變、溫度測(cè)量的交叉敏感21-25

2.4 光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)25-26

2.5 本章小結(jié)26-27

第三章 基于平均曲率分段擬合撓曲線27-36

3.1 引言27

3.2 梁撓曲線、撓度和曲率的關(guān)系27-28

3.3 基于平均曲率撓曲線測(cè)試原理28-31

3.3.1 單元分析29-30

3.3.2 區(qū)段分析30-31

3.3.3 結(jié)構(gòu)分析31

3.4 采用LABVIEW編寫(xiě)測(cè)試軟件31-33

3.5 簡(jiǎn)支梁四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證33-34

3.6 結(jié)論34-36

第四章 采用最小二乘分跨擬合撓曲線36-58

4.1 引言36

4.2 最小二乘曲線擬合原理36-37

4.2 最小二乘和奇異值分解37-38

4.3 分跨撓曲線擬合方法原理38-39

4.4 數(shù)值模擬驗(yàn)證39-49

4.4.1 簡(jiǎn)支梁受跨中集中荷載40-41

4.4.2 簡(jiǎn)支梁受3/4跨集中荷載41-42

4.4.3 簡(jiǎn)支梁受均布荷載42-43

4.4.4 簡(jiǎn)支梁受車道荷載43-45

4.4.5 連續(xù)梁受集中荷載45-46

4.4.6 連續(xù)梁受均布荷載46-47

4.4.7 連續(xù)梁受車道荷載(考慮支座沉降)47-49

4.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證49-56

4.5.1 簡(jiǎn)支梁跨中加載50-54

4.5.2 簡(jiǎn)支梁1/4跨加載54-56

4.6 結(jié)論56-58

第五章 混凝土橋梁撓度長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)影響因素初步探討58-66

5.1 引言58-59

5.2 混凝土的收縮徐變59-61

5.2.1 混凝土收縮的原因及機(jī)理60

5.2.2 混凝土徐變的原因和機(jī)理60

5.2.3 影響混凝土收縮與徐變的因素60-61

5.3 收縮徐變對(duì)橋梁撓度的影響61-63

5.4 無(wú)應(yīng)力應(yīng)變與徐變應(yīng)變分離63-65

5.5 結(jié)論65-66

第六章 結(jié)論與展望66-68

6.1 主要工作和結(jié)論66-67

6.2 展望67-68

參考文獻(xiàn)68-72

致謝72-73

學(xué)習(xí)期間發(fā)表的論文及參加的科研項(xiàng)目73

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【引證文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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【相似文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于光纖光柵傳感器的橋梁撓度檢測(cè)與監(jiān)測(cè)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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