【博士】紅楓湖大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究【2007】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：交通信息工程與控制　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：武漢理工大學(xué)　　學(xué)位年度： 2007年　　進(jìn)入21世紀(jì)，由于中國高速公路的迅猛發(fā)展，國內(nèi)眾多學(xué)者開始關(guān)注大型橋梁的健康監(jiān)測與養(yǎng)護(hù)。但橋梁工程涉及眾多學(xué)科，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測復(fù)雜，有許多關(guān)鍵的理論及方法還處于探索中。本論文依托于貴州紅楓湖特大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，對大跨度的單塔斜拉橋健康監(jiān)測系統(tǒng)涉及到的若干方法及問題進(jìn)行了卓有成效的研究。其完成的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：　　通過翔實(shí)的調(diào)研與實(shí)地考察，選定了斜拉橋?qū)嵤┙】当O(jiān)測。完成了紅楓湖大橋?qū)崟r(shí)健康監(jiān)測系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。具體實(shí)現(xiàn)了大橋的斜拉索索力監(jiān)測子系統(tǒng)、主梁振動監(jiān)測子系統(tǒng)、應(yīng)力應(yīng)變溫度補(bǔ)償監(jiān)測子系統(tǒng)。為貴州省的大型橋梁健康監(jiān)測建立了一個(gè)示范樣板。　　采用先進(jìn)的光纖光柵傳感器技術(shù)以及SDH(同步數(shù)字體系)通信技術(shù)解決建在深溝峽谷的橋梁實(shí)施健康監(jiān)測實(shí)時(shí)信息如何傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的問題?！　〔捎没谝苿油ㄐ呕ヂ?lián)網(wǎng)短信傳輸技術(shù)，使紅楓湖大橋?qū)崟r(shí)健康監(jiān)測數(shù)據(jù)使用短信方式傳送到互聯(lián)網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上相關(guān)用戶信息共享，便于橋梁及時(shí)健康診斷?！　π崩魉髁铀俣葌鞲衅鞯降膶?shí)時(shí)監(jiān)測信號，應(yīng)用FFT快速傅里葉變換進(jìn)行分析。為保證得到的索力值的準(zhǔn)確性，提出了用峰值法，倒頻譜方法和自相關(guān)函數(shù)方法分別識別索力振動的基頻，并將結(jié)果進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)了應(yīng)用峰值法固有的缺陷，可采用倒頻譜或自相關(guān)函數(shù)方法進(jìn)行補(bǔ)充?！　Υ笮托崩瓨蚶鲗?shí)施健康監(jiān)測，由于經(jīng)費(fèi)的問題，不可能每一根拉索都安裝一個(gè)加速度傳感器。如何解決對每一根拉索索力值都能實(shí)時(shí)了解，本論文提出了用3層的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建紅楓湖大橋橋索索力的網(wǎng)絡(luò)模型，并用多個(gè)實(shí)測樣板訓(xùn)練模型。通過該模型從已知的被監(jiān)測拉索索力推導(dǎo)出未被監(jiān)測的斜拉索索力值并用實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證，證明了預(yù)測的數(shù)據(jù)是可信的。對橋梁實(shí)施健康監(jiān)測，最終的目的是進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的損傷診斷，而損傷診斷的關(guān)鍵是橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的識別。本論文采用HHT方法，對紅楓湖大橋主梁的實(shí)時(shí)監(jiān)測的振動信號進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別，首先是對信號進(jìn)行EMD，得到IMF分量和殘余項(xiàng)，再進(jìn)行RDT，最后應(yīng)用HT變換求得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)感興趣的低頻及阻尼比。由實(shí)測分析可見，HHT方法是一種適合大型橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別的較好方法?！　?

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