基于光纤光栅传感技术的简支梁桥预应力损失分析及超载预警

发布时间：2017-03-18 23:03

  本文关键词：基于光纤光栅传感技术的简支梁桥预应力损失分析及超载预警，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着预应力技术的产生,预应力桥梁在实际工程中得到了广泛的应用,我国所建桥梁中,75%都为预应力结构。然而预应力损失一直是影响桥梁结构的难题,预应力损失使得结构中的有效预应力低于设计预应力,从而影响结构的使用性能。目前还没有有效的方法减小预应力损失,现有的预应力损失计算、测量方法也不能准确的评估桥梁的有效预应力,而且计算复杂、测量成本高。寻找简单有效的预应力损失分析方法意义重大。桥梁超载一直是引起桥梁损伤、影响桥梁安全的重要因素,建立有效地桥梁超载预警方法对保证桥梁健康运营十分重要。本文依托吉林省交通厅科技项目“国道102线安龙泉互通立交桥健康监测技术研究”,以安龙泉互通立交桥预应力混凝土简支梁桥为研究对象,基于光纤光栅传感技术,对桥梁的应力和挠度进行了长达5年的监测。在长期应力和挠度监测数据基础上,对预应力混凝土简支梁桥的预应力损失进行了理论和试验研究,建立了预应力简支梁桥预应力损失计算公式,并在预应力损失分析基础上进行了桥梁超载预警研究。本文开展的主要研究工作如下:1、针对简支梁受力特点,考虑自重和预应力长期作用,对简支梁跨中截面进行了变形几何分析和受力分析,建立了结构跨中应变、挠度和荷载之间的的表达式,推导出了桥梁跨中截面预应力损失计算公式。2、简单介绍了光纤光栅传感技术及其测量原理,在此基础上介绍了光纤光栅应变传感器、静力水准仪和光纤光栅解调仪,并通过室内试验对传感器的精度进行了标定。同时对远程数据实时传输系统进行了阐述,介绍了数据采集的过程、远程数据传输系统的构成和工作原理。3、以实际工程长期测量数据为基础,基于本文建立的预应力损失计算方法,分析了该桥梁的预应力损失大小。并按照我国桥涵设计规范(JTG D62-2012)和美国桥梁设计规范(AASHTO)对该桥梁的预应力损失进行了分析,验证了本文提出的预应力损失计算方法的可行性。4、针对预应力损失后桥梁的实际力学状态,通过有限元模型分析了桥梁现阶段的承载力大小,基于桥梁实测应变,提出了桥梁超载预警方法。
【关键词】：预应力损失 光纤光栅 超载预警 简支梁
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.57
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-18
• 第一章 绪论18-32
• 1.1 研究背景18-21
• 1.1.1 概述18-19
• 1.1.2 预应力技术简介19-21
• 1.1.3 我国预应力技术发展概况21
• 1.2 研究现状21-29
• 1.2.1 国内研究现状22-25
• 1.2.2 国外研究现状25-26
• 1.2.3 预应力损失计算方法26-29
• 1.3 本文主要研究目的和意义29-30
• 1.4 本文主要研究内容30-32
• 1.4.1 主要研究内容30-31
• 1.4.2 本文主要创新点31-32
• 第二章 简支梁桥预应力损失理论分析32-40
• 2.1 简支梁变形几何分析32-33
• 2.2 简支梁受力分析33-35
• 2.2.1 简支梁挠曲线微分方程33
• 2.2.2 跨中截面挠度求解33-35
• 2.3 简支梁桥预应力损失计算公式的建立35-37
• 2.4 本章小结37-40
• 第三章 光纤光栅传感技术及远程数据传输系统40-52
• 3.1 光纤光栅传感技术简介40-41
• 3.1.1 光纤光栅传感技术40
• 3.1.2 光纤光栅测量原理40-41
• 3.2 光纤光栅测量仪器41-46
• 3.2.1 光纤光栅应变传感器41-42
• 3.2.2 光纤光栅静力水准仪42-43
• 3.2.3 光纤光栅解调仪43
• 3.2.4 传感器室内试验43-46
• 3.3 远程数据实时传输系统46-51
• 3.3.1 数据采集46-48
• 3.3.2 远程数据传输48-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 基于实际工程的简支梁预应力损失分析52-66
• 4.1 工程概况52-53
• 4.2 基于本文方法的桥梁预应力损失分析53-58
• 4.2.1 参数测定53-55
• 4.2.2 参数计算55-56
• 4.2.3 预应力损失计算56-58
• 4.3 基于我国桥涵设计规范的预应力损失分析58-62
• 4.3.1 预应力钢筋与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失58-59
• 4.3.2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失59
• 4.3.3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失59-60
• 4.3.4 钢筋松弛引起的预应力损失60
• 4.3.5 混凝土收缩徐变引起的预应力损失60-62
• 4.4 基于美国桥梁规范的预应力损失分析62-64
• 4.4.1 摩擦引起的预应力损失62
• 4.4.2 预应力加载时的弹性伸缩和外部荷载引起的预应力损失62-63
• 4.4.3 混凝土的长期收缩徐变和钢筋的松弛引起的预应力损失63
• 4.4.4 锚具引起的预应力损失63-64
• 4.5 各计算方法的比较64-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第五章 基于预应力损失的桥梁超载预警66-72
• 5.1 概述66
• 5.2 桥梁超载预警66-71
• 5.2.1 桥梁理论承载能力分析67-68
• 5.2.2 桥梁实际应变响应68-70
• 5.2.3 桥梁超载预警方法70-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 结论72-73
• 6.2 展望73-74
• 参考文献74-78
• 作者简介及科研成果78-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭智刚;孙智;;基于压电阻抗测试的预应力和预应力损失监测研究[J];公路交通科技;2015年10期

2 黄颖;房贞政;高杰;;后张法预应力混凝土简支梁预应力摩擦损失的理论研究[J];福州大学学报(自然科学版);2015年05期

3 贺志勇;陈智凯;易功超;;桥梁预应力损失和刚度变化预测方法研究[J];中外公路;2015年03期

4 戎贤;仉庆文;赵玉婷;;混凝土T形梁预应力损失及预应力钢筋应力增量分析[J];混凝土与水泥制品;2015年05期

5 黄颖;高杰;;各国规范中对预应力混凝土结构损失的计算方法分析比较[J];四川理工学院学报(自然科学版);2015年01期

6 姚正中;李银斌;杨鸿波;张惠安;;四跨混凝土连续刚构桥预应力损失时效分析[J];公路工程;2014年03期

7 徐国权;熊代余;;光纤光栅传感技术在工程中的应用[J];中国光学;2013年03期

8 程国强;石雪飞;朱学兵;;桥梁超载控制体系研究[J];中国公路;2013年06期

9 刘为公;;超载运输对公路桥梁结构性能的影响[J];山西交通科技;2012年06期

10 王文炜;戴建国;张磊;;后张预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁预应力损失试验及计算方法研究[J];土木工程学报;2012年11期

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 王正方;桥隧工程安全监测的光纤光栅传感理论及关键技术研究[D];山东大学;2014年

2 庞丹丹;新型光纤光栅传感技术研究[D];山东大学;2014年

3 卢志芳;考虑时变性和不确定性的混凝土桥梁收缩徐变及预应力损失计算方法[D];武汉理工大学;2011年

4 郭琦;复杂预应力体系梁式结构有效预应力预测理论与方法研究[D];长安大学;2008年

5 任亮;光纤光栅传感技术在结构健康监测中的应用[D];大连理工大学;2008年

6 孙汝蛟;光纤光栅传感技术在桥梁健康监测中的应用研究[D];同济大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孙鹏旭;基于超载运输的在役中小跨径桥梁承载力研究[D];长安大学;2015年

2 李昕明;基于新本构的混凝土梁预应力损失识别方法[D];重庆大学;2014年

3 杨体旭;基于磁通量传感技术的体外预应力监测研究[D];广西科技大学;2013年

4 喻国强;预应力混凝土桥梁有效预应力测试技术应用[D];长安大学;2013年

5 万宏鹏;安龙泉互通立交桥健康监测与状态评估研究[D];吉林大学;2013年

6 刘昶;预应力混凝土箱梁桥竖向预应力损失分析与检测方法研究[D];长安大学;2013年

7 艾辉;胡家沟3号大桥预应力损失实测与评估[D];重庆交通大学;2012年

8 王敏丰;高速铁路预应力混凝土简支箱梁的预应力损失研究[D];西南交通大学;2008年

9 刘丹娜;利用钻孔法对在役桥梁进行有效预应力的估计[D];武汉理工大学;2008年

10 马津渤;动力法检测无粘结预应力钢筋混凝土简支梁的有效预应力研究[D];长沙理工大学;2008年

  本文关键词：基于光纤光栅传感技术的简支梁桥预应力损失分析及超载预警，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：255135