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(yīng)用現(xiàn)狀7

1.3健康監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工9

1.3.1健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)及優(yōu)化21

2.2.1設(shè)計(jì)思想和評估需求21

2.2.2選型原則22

2.2.3優(yōu)化布設(shè)23

2.2.4監(jiān)測內(nèi)容25

2.3傳感器子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(yīng)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(luò)67

3.3.1通信網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)與不足74

3.5數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工75

3.5.1子系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(wù)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(yù)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(yù)處理144

4.4.1風(fēng)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(yīng)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(bào)警指標(biāo)及閾值設(shè)定159

5.2.1報(bào)警閾值設(shè)定的一般原則與方法160

5.2.2風(fēng)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(yīng)力181

5.2.11動(dòng)應(yīng)力183

5.2.12加速度（幅值報(bào)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(biāo)188

5.3.2應(yīng)用示例： 江陰長江公路大橋鋼箱梁的安全性評價(jià)189

5.4疲勞性能評估192

5.4.1應(yīng)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(yīng)用示例： 江陰長江公路大橋某一構(gòu)造細(xì)部的疲勞

評估195

5.5時(shí)效風(fēng)險(xiǎn)概率評估198

5.5.1時(shí)效風(fēng)險(xiǎn)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(jià)方法203

5.6相關(guān)性分析評估204

5.7五度指標(biāo)評估207

5.8標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)營與維護(hù)

6.1系統(tǒng)維護(hù)組織213

6.2系統(tǒng)運(yùn)營與維護(hù)的外部工作條件215

6.3系統(tǒng)維護(hù)周期與一般要求215

6.4設(shè)備常見故障判斷與修復(fù)219

6.4.1故障分類與設(shè)備常見故障判斷219

6.4.2各類設(shè)備常見故障判斷與修復(fù)220

第7章

223工程應(yīng)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(shè)計(jì)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(yáng)州S237省道三座橋梁簡易型健康監(jiān)測系統(tǒng)

設(shè)計(jì)與實(shí)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(xiàng)目背景239

7.3.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)240

7.3.5系統(tǒng)實(shí)施242

7.3.6系統(tǒng)功能及新技術(shù)效果試驗(yàn)驗(yàn)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(shí)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(yùn)動(dòng)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(shí)時(shí)報(bào)警252

7.5.1橋況介紹252

7.5.2報(bào)警指標(biāo)選取253

7.5.3實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)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(shè)258

7.6.3TMD在崇啟長江公路大橋中的應(yīng)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(xiàng)目工程質(zhì)量評定方法及評定表格

附3.1工程質(zhì)量驗(yàn)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(xiàn)290