基于纵向多断面应变相关性的下穿铁路隧道结构状态诊断方法研究

发布时间：2021-08-06 14:01

　　对城市下穿铁路隧道而言,采用常规隧道检测技术进行诊断存在一定的局限,无法实现长距离分布式多时段的监测。为解决这一问题,本文采用长距离分布式布里渊光纤作隧道应变的传感器,提出了基于隧道纵向多断面曲率相关性的下穿铁路隧道结构状态诊断方法,并研究了该诊断方法在实际隧道中的应用。系统总结了国内外隧道监控量测及损伤诊断的应用研究成果与发展趋势,重点阐述了利用长距离分布式传感技术对隧道进行结构状态诊断的相关方法和理论。在此基础上,对隧道结构曲率与应变关系的基本原理进行了研究,结合能量法的思想,研究了剪力对隧道应变与曲率关系的影响程度,即满足何种条件下能够忽略剪力对隧道应变与曲率关系的影响,并通过有限元算例分别对剪力和弯矩对隧道应变与曲率关系的影响进行了验证。以刘长山路隧道为工程背景,确定合理的围岩及隧道结构参数,建立了刘长山路隧道有限元模型。并通过数值模拟的方式,构建出健康状态下刘长山路隧道结构应变与曲率的关系模型。在刘长山路隧道应变与曲率关系模型的基础上,选取隧道特征截面并结合人工神经网络的思想,提出基于曲率相关性的隧道结构损伤诊断方法。以有限元模拟隧道结构损伤的算例,分析了不同噪声水平下所提诊... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

静定梁微段单元图中h为梁的高度，为该微段单元变形后的曲率半径，而d则为其对应

式中 '—隧道测点应变值；h '—隧道应变测点位置到隧道截面中性轴的距离。将由式 2-5 所计算得到的曲率值定义为结构的“应变曲率”，即由应变所计算得到的曲率，当然，对于实际的横截面很大的结构，即使是相同截面的不同位置曲率值也是不一样的，此时计算的应变曲率并不直接代表截面整体曲率，而是反映截面的结构变形。2.2 隧道结构应变与曲率的影响因素分析相对于 2.1 节中所推导建立的静定梁应变与曲率关系的模型而言，隧道结构与其存在相似性，但也存在一定的差异。首先，隧道结构的形状类似于一根长梁，如图 2-2 所示，这意味着隧道结构因损伤发生的变形模式亦可能较为接近真实梁，依据常识，隧道受损伤时损伤位置结构刚度减小，变形增大，与梁体损伤变形较为接近。其次，本文对隧道结构的模拟采用有限元建模，其中隧道结构采用实体单元和壳单元来模拟，而有限元实体单元或壳单元的变形较为接近 2.1 节中的梁微段。因此，可以将隧道视作一根由大量土体弹簧限制的、由大量有限元实体单元和壳单元构成的很长的空心梁体。

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文' '=2=2C AC ADz DzLDz DzL 上下C 点在变形前后的 z 轴位移量，其余同理；该单元变形前长度，或其变形后中性轴 z 向长度。目的在于用变形量除以单元变形前的长度以求得单元

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硕士论文
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本文编号：3325905