本文關(guān)鍵詞：鋼管混凝土拱橋健康監(jiān)測數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

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【摘要】：橋梁數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)(傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)),是科學(xué)量化橋梁狀態(tài)的基礎(chǔ)性第一步,其測量的數(shù)據(jù)是否有效、準(zhǔn)確、及時(shí)、可靠將極大的影響監(jiān)測效果。本文以石門水庫大橋?yàn)橐劳?開展鋼管混凝土拱橋數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)硬件選型和軟件開發(fā)與設(shè)計(jì)的研究工作。首先,根據(jù)鋼管混凝土拱橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),調(diào)研并分析對比鋼管內(nèi)混凝土脫空、索力、吊索(桿)損傷的檢測/監(jiān)測技術(shù),得出其在橋梁健康監(jiān)測中的適用性并給鋼管混凝土拱橋傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。結(jié)合上述工作,給出石門水庫大橋健康監(jiān)測的傳感器系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),并關(guān)注在實(shí)際工程中的檢測、安裝與現(xiàn)在調(diào)試。該方案能夠?qū)崿F(xiàn)對鋼管混凝土拱橋各項(xiàng)監(jiān)測內(nèi)容有效的監(jiān)測。然后,為了解決橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、同步性、網(wǎng)絡(luò)化、靈活性、可靠性和多監(jiān)測內(nèi)容集成問題�；贜I CompactRIO數(shù)據(jù)采集平臺的中心處理器+可編程邏輯門陣列架構(gòu)設(shè)計(jì)與開發(fā)了一套橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步采集程序,實(shí)現(xiàn)了多采集模塊、多通道間精確的實(shí)時(shí)同步采集。并基于面向服務(wù)的架構(gòu)對程序進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)與開發(fā),實(shí)現(xiàn)了橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與傳輸程序靈活的自定義設(shè)計(jì)。還從數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)軟硬件選型和專門的程序設(shè)計(jì)兩個(gè)方面保證了系統(tǒng)的可靠性。分析橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)多監(jiān)測內(nèi)容的集成可行性,并給出集成技術(shù)路線。最終,完成石門水庫大橋數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì),該方案有效的解決了橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)面臨的各項(xiàng)問題。最后,為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)與開發(fā)的數(shù)據(jù)測量系統(tǒng),將設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)簡化并應(yīng)用到石門水庫大橋Benchmark模型實(shí)驗(yàn)中并進(jìn)行測試,實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時(shí)的測量。
【關(guān)鍵詞】：橋梁健康監(jiān)測 鋼管混凝土拱橋 數(shù)據(jù)測量系統(tǒng) CompactRIO CPU+FPGA 可靠性 同步性 實(shí)時(shí)性
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U446
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 橋梁健康監(jiān)測概述11-12
• 1.2 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的組成12-13
• 1.3 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施13-14
• 1.3.1 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容13
• 1.3.2 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測等級13-14
• 1.3.3 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)施14
• 1.4 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)的意義14-15
• 1.5 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)15-20
• 1.5.1 國外應(yīng)用現(xiàn)狀15-16
• 1.5.2 國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀16-20
• 1.6 目前研究與應(yīng)用存在的一些問題和不足20
• 1.7 依托工程簡介20-21
• 1.8 本文研究內(nèi)容21-23
• 第二章 鋼管混凝土拱橋健康監(jiān)測傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)23-28
• 2.1 概述23
• 2.2 鋼管內(nèi)混凝土脫空監(jiān)測23-25
• 2.3 吊索（短索）索力監(jiān)測25-26
• 2.4 吊索（桿）損傷的監(jiān)測26-27
• 2.5 本章小節(jié)27-28
• 第三章 石門水庫大橋健康監(jiān)測傳感器系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)28-40
• 3.1 概述28
• 3.2 傳感器選擇及位置布置28-30
• 3.3 重點(diǎn)監(jiān)測內(nèi)容方案30-33
• 3.3.1 吊桿力監(jiān)測方案30
• 3.3.2 振動(dòng)監(jiān)測方案30-32
• 3.3.3 鋼管內(nèi)混凝土脫空監(jiān)測方案32
• 3.3.4 吊桿腐蝕、滑絲、斷絲等損傷監(jiān)測方案32-33
• 3.4 其它監(jiān)測內(nèi)容方案33-39
• 3.4.1 環(huán)境荷載監(jiān)測方案33-34
• 3.4.2 結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測方案34-35
• 3.4.3 橋梁應(yīng)變監(jiān)測方案35-36
• 3.4.4 交通荷載監(jiān)測方案36
• 3.4.5 拱肋、橋面變形監(jiān)測方案36-38
• 3.4.6 支座位移監(jiān)測方案38-39
• 3.5 本章小節(jié)39-40
• 第四章 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)40-64
• 4.1 概述40-41
• 4.2 與傳統(tǒng)橋梁檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的對比41-42
• 4.3 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟硬件選型設(shè)計(jì)42-56
• 4.3.1 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件選型設(shè)計(jì)42-45
• 4.3.2 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件選型設(shè)計(jì)45-48
• 4.3.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)48-49
• 4.3.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同步性設(shè)計(jì)49-53
• 4.3.5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)性設(shè)計(jì)53-55
• 4.3.6 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)55-56
• 4.4 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)56-60
• 4.4.1 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)分類及特點(diǎn)56-59
• 4.4.2 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)選型及設(shè)計(jì)59-60
• 4.5 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)的集成技術(shù)研究60-63
• 4.5.1 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)的集成可行性分析60-61
• 4.5.2 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)集成的技術(shù)路線61-63
• 4.6 本章小節(jié)63-64
• 第五章 石門水庫大橋健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)64-82
• 5.1 石門水庫大橋數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需求及功能分析64-65
• 5.2 石門水庫大橋數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)65-70
• 5.2.1 硬件組成65-66
• 5.2.2 軟件開發(fā)66-70
• 5.3 石門水庫大橋健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)與實(shí)施70-77
• 5.3.1 監(jiān)測內(nèi)容采集服務(wù)71-72
• 5.3.2 人機(jī)界面控件服務(wù)72-75
• 5.3.3 數(shù)據(jù)記錄服務(wù)75-77
• 5.4 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)與實(shí)施77-78
• 5.5 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性設(shè)計(jì)與實(shí)施78-79
• 5.6 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的同步性設(shè)計(jì)與實(shí)施79-80
• 5.7 本章小節(jié)80-82
• 第六章 基于CPU+FPGA的嵌入式數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)的測試與應(yīng)用82-99
• 6.1 模型的設(shè)計(jì)與制作82-84
• 6.2 監(jiān)測內(nèi)容的確定84-86
• 6.3 傳感器子系統(tǒng)86-91
• 6.3.1 溫度86-87
• 6.3.2 位移87-88
• 6.3.3 加速度88-89
• 6.3.4 應(yīng)變89
• 6.3.5 吊桿力89-90
• 6.3.6 傳感器方案及布置90-91
• 6.4 數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)方案91-95
• 6.4.1 數(shù)據(jù)采集硬件91-92
• 6.4.2 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)92-93
• 6.4.3 數(shù)據(jù)采集與傳輸軟件93-95
• 6.5 石門水庫大橋模型數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)測試及結(jié)果分析95-98
• 6.5.1 振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)同步性測試及結(jié)果分析95-97
• 6.5.2 位移監(jiān)測系統(tǒng)傳感實(shí)驗(yàn)97-98
• 6.6 本章小節(jié)98-99
• 結(jié)論與展望99-101
• 結(jié)論99-100
• 展望100-101
• 參考文獻(xiàn)101-107
• 致謝107

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：650678