橋梁結構健康監(jiān)測與狀態(tài)評估

1緒論

1.1橋梁結構健康監(jiān)測概念的提出1

1.2橋梁結構健康監(jiān)測研究與應用現狀7

1.3健康監(jiān)測系統的設計與施工9

1.3.1健康監(jiān)測系統設計9

1.3.2健康監(jiān)測系統施工12

第2章

13結構健康監(jiān)測中的傳感技術

2.1傳感技術概述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)測內容25

2.3傳感器子系統的設計與施工27

2.3.1一般要求27

2.3.2環(huán)境荷載監(jiān)測28

2.3.3橋梁結構響應監(jiān)測42

第3章

55結構健康監(jiān)測中的數據采集與傳輸技術

3.1數據采集與傳輸技術發(fā)展歷程55

3.1.1數據采集技術發(fā)展歷程55

3.1.2數據傳輸技術發(fā)展歷程56

3.1.3橋梁健康監(jiān)測系統采集與傳輸子系統構成56

3.2數據采集58

3.2.1基本概念58

3.2.2數據采集系統組成59

3.2.3數據采集系統分類60

3.2.4開發(fā)案例63

3.3數據傳輸網絡67

3.3.1通信網絡67

3.3.2通信協議70

3.4無線傳輸技術71

3.4.1無線通信技術72

3.4.2無線傳輸技術的難點與不足74

3.5數據采集與傳輸子系統設計與施工75

3.5.1子系統設計75

3.5.2子系統施工77

目錄

第4章

83結構健康監(jiān)測中的數據存儲與處理技術

4.1數據存儲與處理技術概述83

4.1.1數據存儲與處理技術的發(fā)展歷程83

4.1.2橋梁結構健康監(jiān)測中數據處理面臨的問題84

4.2數據存儲與處理子系統的構成84

4.2.1一般任務84

4.2.2數據管理85

4.2.3數據處理86

4.3數據預處理87

4.3.1監(jiān)測系統故障診斷及數據異常處理常用方法87

4.3.2橋梁健康監(jiān)測常見數據異常的分類92

4.3.3基于單傳感器信號的數據異常處理方法92

4.3.4基于多傳感器信號相關性分析的數據異常處理方法107

4.4數據二次預處理144

4.4.1風數據144

4.4.2溫度數據145

4.4.3相對濕度數據146

4.4.4交通數據146

4.4.5地震數據147

4.4.6腐蝕數據147

4.4.7加速度數據147

4.4.8應變數據148

4.4.9整體變形數據149

4.4.10拉繩式位移傳感器數據149

第5章

151結構健康監(jiān)測中損傷識別與狀態(tài)評估技術

5.1狀態(tài)評估技術概述151

5.1.1損傷識別方法151

5.1.2結構狀態(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構件評級系統構建200

5.5.3一般評價方法203

5.6相關性分析評估204

5.7五度指標評估207

5.8標準場分析評估210

第6章

213結構健康監(jiān)測中的系統運營與維護

6.1系統維護組織213

6.2系統運營與維護的外部工作條件215

6.3系統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構健康監(jiān)測系統升級改造

223

7.1.1橋況介紹223

7.1.2原監(jiān)測系統介紹224

7.1.3系統升級改造介紹226

7.2蘇通長江公路大橋結構健康監(jiān)測系統研究與

設計230

7.2.1橋況介紹230

7.2.2結構健康監(jiān)測系統總體構成231

7.2.3傳感器子系統232

7.2.4數據采集與傳輸子系統233

7.2.5數據處理與控制子系統235

7.2.6結構健康評估子系統236

7.3揚州S237省道三座橋梁簡易型健康監(jiān)測系統

設計與實施237

7.3.1橋況介紹237

7.3.2系統構建總體考慮238

7.3.3依托項目背景239

7.3.4系統設計240

7.3.5系統實施242

7.3.6系統功能及新技術效果試驗驗證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)測實測數據的伸縮縫狀態(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實測數據驗證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國內外安裝橋梁結構健康監(jiān)測系統的部分橋梁

附錄2

270部分橋梁健康監(jiān)測系統中采用的傳感器

附錄3

274橋梁健康監(jiān)測項目工程質量評定方法及評定表格

附3.1工程質量驗收評定274

附3.2工程質量評分274

附3.3工程質量等級評定275

附3.4評定表格276

參考文獻290