橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與狀態(tài)評估

1緒論

1.1橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測概念的提出1

1.2橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究與應用現(xiàn)狀7

1.3健康監(jiān)測系統(tǒng)的設計與施工9

1.3.1健康監(jiān)測系統(tǒng)設計9

1.3.2健康監(jiān)測系統(tǒng)施工12

第2章

13結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的傳感技術(shù)

2.1傳感技術(shù)概述13

2.1.1傳感器的基本概念13

2.1.2常用傳感器簡介16

2.1.3傳感器輸出信號20

2.2橋梁用傳感器選型、布設及優(yōu)化21

2.2.1設計思想和評估需求21

2.2.2選型原則22

2.2.3優(yōu)化布設23

2.2.4監(jiān)測內(nèi)容25

2.3傳感器子系統(tǒng)的設計與施工27

2.3.1一般要求27

2.3.2環(huán)境荷載監(jiān)測28

2.3.3橋梁結(jié)構(gòu)響應監(jiān)測42

第3章

55結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)

3.1數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)發(fā)展歷程55

3.1.1數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展歷程55

3.1.2數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)發(fā)展歷程56

3.1.3橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)采集與傳輸子系統(tǒng)構(gòu)成56

3.2數(shù)據(jù)采集58

3.2.1基本概念58

3.2.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成59

3.2.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分類60

3.2.4開發(fā)案例63

3.3數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡67

3.3.1通信網(wǎng)絡67

3.3.2通信協(xié)議70

3.4無線傳輸技術(shù)71

3.4.1無線通信技術(shù)72

3.4.2無線傳輸技術(shù)的難點與不足74

3.5數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)設計與施工75

3.5.1子系統(tǒng)設計75

3.5.2子系統(tǒng)施工77

目錄

第4章

83結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)

4.1數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)概述83

4.1.1數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)的發(fā)展歷程83

4.1.2橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中數(shù)據(jù)處理面臨的問題84

4.2數(shù)據(jù)存儲與處理子系統(tǒng)的構(gòu)成84

4.2.1一般任務84

4.2.2數(shù)據(jù)管理85

4.2.3數(shù)據(jù)處理86

4.3數(shù)據(jù)預處理87

4.3.1監(jiān)測系統(tǒng)故障診斷及數(shù)據(jù)異常處理常用方法87

4.3.2橋梁健康監(jiān)測常見數(shù)據(jù)異常的分類92

4.3.3基于單傳感器信號的數(shù)據(jù)異常處理方法92

4.3.4基于多傳感器信號相關(guān)性分析的數(shù)據(jù)異常處理方法107

4.4數(shù)據(jù)二次預處理144

4.4.1風數(shù)據(jù)144

4.4.2溫度數(shù)據(jù)145

4.4.3相對濕度數(shù)據(jù)146

4.4.4交通數(shù)據(jù)146

4.4.5地震數(shù)據(jù)147

4.4.6腐蝕數(shù)據(jù)147

4.4.7加速度數(shù)據(jù)147

4.4.8應變數(shù)據(jù)148

4.4.9整體變形數(shù)據(jù)149

4.4.10拉繩式位移傳感器數(shù)據(jù)149

第5章

151結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中損傷識別與狀態(tài)評估技術(shù)

5.1狀態(tài)評估技術(shù)概述151

5.1.1損傷識別方法151

5.1.2結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估157

5.2適用性評估——報警指標及閾值設定159

5.2.1報警閾值設定的一般原則與方法160

5.2.2風速162

5.2.3溫度166

5.2.4濕度169

5.2.5腐蝕170

5.2.6車輛荷載172

5.2.7整體位移175

5.2.8梁端位移178

5.2.9傾斜180

5.2.10靜應力181

5.2.11動應力183

5.2.12加速度（幅值報警）184

5.2.13索力185

5.3構(gòu)件安全性評估187

5.3.1失效概率和安全指標188

5.3.2應用示例： 江陰長江公路大橋鋼箱梁的安全性評價189

5.4疲勞性能評估192

5.4.1應力譜192

5.4.2SN曲線193

5.4.3損傷累積法則194

5.4.4疲勞壽命評估步驟194

5.4.5應用示例： 江陰長江公路大橋某一構(gòu)造細部的疲勞

評估195

5.5時效風險概率評估198

5.5.1時效風險概率狀態(tài)評估方法199

5.5.2構(gòu)件評級系統(tǒng)構(gòu)建200

5.5.3一般評價方法203

5.6相關(guān)性分析評估204

5.7五度指標評估207

5.8標準場分析評估210

第6章

213結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的系統(tǒng)運營與維護

6.1系統(tǒng)維護組織213

6.2系統(tǒng)運營與維護的外部工作條件215

6.3系統(tǒng)維護周期與一般要求215

6.4設備常見故障判斷與修復219

6.4.1故障分類與設備常見故障判斷219

6.4.2各類設備常見故障判斷與修復220

第7章

223工程應用案例

7.1江陰長江公路大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)升級改造

223

7.1.1橋況介紹223

7.1.2原監(jiān)測系統(tǒng)介紹224

7.1.3系統(tǒng)升級改造介紹226

7.2蘇通長江公路大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)研究與

設計230

7.2.1橋況介紹230

7.2.2結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)總體構(gòu)成231

7.2.3傳感器子系統(tǒng)232

7.2.4數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)233

7.2.5數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)235

7.2.6結(jié)構(gòu)健康評估子系統(tǒng)236

7.3揚州S237省道三座橋梁簡易型健康監(jiān)測系統(tǒng)

設計與實施237

7.3.1橋況介紹237

7.3.2系統(tǒng)構(gòu)建總體考慮238

7.3.3依托項目背景239

7.3.4系統(tǒng)設計240

7.3.5系統(tǒng)實施242

7.3.6系統(tǒng)功能及新技術(shù)效果試驗驗證244

7.4基于健康監(jiān)測的大跨懸索橋伸縮縫狀態(tài)評定與

維修處理246

7.4.1橋況介紹246

7.4.2基于健康監(jiān)測實測數(shù)據(jù)的伸縮縫狀態(tài)評估的一般方法

247

7.4.3懸索橋伸縮縫狀態(tài)評估248

7.4.4懸索橋和斜拉橋運動特性對比分析249

7.4.5伸縮縫處理措施250

7.5長大橋梁船舶撞擊實時報警252

7.5.1橋況介紹252

7.5.2報警指標選取253

7.5.3實測數(shù)據(jù)驗證255

7.6鋼箱梁橋TMD阻尼器效果監(jiān)測與分析257

7.6.1橋況介紹258

7.6.2TMD工作原理及在崇啟長江公路大橋上的布設258

7.6.3TMD在崇啟長江公路大橋中的應用260

附錄1

265國內(nèi)外安裝橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的部分橋梁

附錄2

270部分橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)中采用的傳感器

附錄3

274橋梁健康監(jiān)測項目工程質(zhì)量評定方法及評定表格

附3.1工程質(zhì)量驗收評定274

附3.2工程質(zhì)量評分274

附3.3工程質(zhì)量等級評定275

附3.4評定表格276

參考文獻290