平行钢丝束损伤断丝纵横向精准定位声发射监测方法研究

发布时间：2020-07-21 12:20

【摘要】：缆索系统作为缆索桥梁最主要的受力结构,在受车辆荷载和复杂自然环境作用下,一旦出现损伤,将不可避免地降低缆索桥梁的安全性、适用性和耐久性。因此,桥梁缆索损伤断丝监测和纵横向精准定位对整个桥梁的安全运营起着至关重要的作用。鉴于此,本文主要研究工作如下:(1)比较研究了波导杆与传感器的过渡方式以及波导杆与锥台的连接方式。过渡方式与连接方式是声发射精准监测中的关键环节,其优劣直接决定了监测结果的正确性与精确性,为了确定波导杆与传感器之间最优的过渡方式和波导杆与锥台之间最优的连接方式,本文采用断铅试验的方法,研究了波导杆与传感器之间锥台过渡、线过渡和面过渡等过渡方式对声发射信号的影响,又研究了波导杆与锥台之间焊接、螺纹连接、胶粘接和强磁连接等连接方式对声发射信号的影响。研究结果表明:波形分析和参数分析结果均显示传感器与波导杆采用锥台过渡方式优于面过渡和线过渡方式,波导杆与锥台采用焊接方式优于螺纹连接、胶粘接和强磁连接方式。因此,使用波导杆进行声发射监测时,传感器与波导杆之间宜选用锥台过渡方式,波导杆与锥台之间宜选用焊接方式。(2)研究了采用波导杆技术精准识别缆索横截面损伤断丝的声发射监测方法。桥梁缆索损伤断丝中具体哪根断了对于该桥梁的安全评估意义重大。因此本文提出利用波导杆将缆索端部钢丝引出,直接采集内部钢丝所产生的声发射信号这一具有创新性的监测方法,该监测方法可以有效捕捉缆索损伤断丝产生的声发射信号,且可以准确定位缆索发生损伤断丝的横向位置,从而为养护部门决策提供依据。本文采用断铅试验和张拉试验的方法,研究了平行钢丝束损伤断丝的横断面定位方法。研究结果表明:通过分析缆索端部各个传感器所接收到的声发射信号特征,可以在横向确定断铅点和发生损伤断丝所在具体钢丝的横向位置,且具有较高的可靠度与精确度。(3)研究了利用单一传感器精准便携识别缆索纵向损伤断丝的声发射监测方法。传统的纵向定位方法需要在钢丝两端固定两只传感器才能实现损伤断丝点的纵向定位,这对于实际工程结构的应用会造成极大程度的不便,同时,在纵向定位中采取恒定不变的声速也会产生较大的定位误差。为了寻求一种精确并且方便的钢丝损伤断丝源的纵向定位方法,本文在平行钢丝束损伤断丝横断面定位基础上,对钢丝损伤断丝源的纵向位置进行定位研究。首先,根据模态声发射理论,推导了圆杆导波的频散方程,将钢丝相关特征参数输入编好的Matlab程序,计算出高强钢丝不同模态的群速度曲线。然后,利用连续小波变换方法对钢丝损伤断丝信号进行时频分析,通过连续小波变换时频图中相关特征点对损伤断丝进行单一传感器的纵向定位。结果表明:基于钢丝导波频散特性的单一传感器纵向定位方法具有较高的精确度和可靠度,采用单一传感器对钢丝进行纵向定位完全可行。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U446
【图文】：

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【参考文献】