基于分布式长标距应变的PC梁变形监测方法研究

发布时间：2017-09-30 09:39

  本文关键词：基于分布式长标距应变的PC梁变形监测方法研究

  更多相关文章： 箱梁 剪力滞效应 剪切变形 分布式长标距应变 预应力 挠度

【摘要】：结构健康监测技术已经在房屋、桥梁、水坝等大型土木工程结构中取得了长足的进展,随着我国桥梁建设的快速发展,近年来对于桥梁的健康监测成为保障桥梁安全运营的重要手段。在桥梁长期的服役过程中,会受到外界环境侵蚀等影响,其有效预应力降低和挠度加大均会对桥梁的安全运营产生不良影响,这两点也是存在于桥梁建设和维护方面的重大安全隐患。桥梁的预应力损失和变形作为桥梁结构一项长期监测的指标,在桥梁监测中的地位越来越高,但目前普遍使用的“点式”测量技术都只能得到少量预设点的变形,预应力改变对于监测的影响也没有被很好的考虑。目前桥梁的结构形式主要采用箱梁结构,本文主要针对箱梁结构的特点,从预应力和变形监测两方面入手,采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法对采用分布式长标距传感器的监测方法进行研究。本文的研究内容如下：1.对剪力滞效应和剪切变形在箱梁中的产生机理及其对于监测方法的影响进行了研究。对箱梁中的剪力滞效应和剪切变形,从理论分析、有限元模型和试验的角度出发分析,本文认为剪力滞效应引起的正应变分布不规律在应变采集过程便可以很好的体现；剪切变形在箱梁不同的跨高比、腹板高厚比等情况下占总挠度比例不可忽略,并通过有限元模型分析给出常见桥梁形式剪切变形占总变形比例的范围；预应力的布筋形式对于整体的剪力滞效应也需考虑,具体体现在剪力滞系数的取值上,本文给出取值建议。2.对基于分布式长标距应变的监测方法进行了拓展。基于分布式长标距应变和预应力带来的剪力滞效应,提出了监测箱梁预应力的方法,使得已研发的分布式光纤传感器可以同时有效监测预应力。本文证明了方法针对不同的布筋方式均有较好的适用性,同时通过有限元模型分析给出传感器布置位置建议。3.结合能量变分法和Timoshenko梁理论分别研究了剪力滞效应、剪切变形以及预应力改变对箱梁挠度监测方法的影响,对改进共轭梁法进行再次改进,引入剪力滞系数等参数完善公式。本文方法与荷载无关,在理论方面具有优势。本文同时给出了适用于工程的采用修正系数的简化公式。4.为检验2、3所提出方法的监测效果,本文进行了单室单箱梁的缩尺模型试验,并通过布设分布式光纤传感器和应变片对不同预应力、荷载下的纵向应变进行数据采集。预应力监测结果表明采用应变片和FBG传感器监测的整体误差在5%-10%。应变片的监测精度稍好于FBG传感器,提高程度约在1%-5%。挠度监测结果表明两种传感器监测误差在10%以内且没有明显差距,具有较高的监测精度。采用修正系数简化公式,监测误差在10%以内,工程中易于采用。试验证明了采用分布式长标距传感器应用于实际工程中进行健康监测具有可行性。
【关键词】：箱梁 剪力滞效应 剪切变形 分布式长标距应变 预应力 挠度
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U446
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 相关研究成果评述12-18
• 1.2.1 桥梁变形监测技术12-14
• 1.2.2 桥梁有效预应力监测技术14-15
• 1.2.3 分布式光纤传感技术及基于应变的变形计算方法15-16
• 1.2.4 箱梁剪力滞效应和剪切变形的理论研究16-18
• 1.3 研究目的及内容18-19
• 1.3.1 研究目的18
• 1.3.2 研究内容18-19
• 1.4 技术路线19
• 1.5 本文主要创新点19-22
• 第二章 基于分布式长标距应变和剪力滞效应的箱梁预应力监测22-40
• 2.1 概述22
• 2.2 箱梁剪力滞效应基础方程22-24
• 2.3 基于分布式长标距应变和剪力滞效应的简支箱梁预应力计算方法24-31
• 2.3.1 分布式长标距应变24
• 2.3.2 简支梁的预应力等效荷载24-26
• 2.3.3 考虑剪力滞效应的预应力计算方法26-31
• 2.4 有限元算例分析31-38
• 2.4.1 模型参数31-32
• 2.4.2 沿截面监测结果分析32-36
• 2.4.3 沿纵向监测结果分析36-38
• 2.5 小结38-40
• 第三章 基于分布式长标距应变的预应力箱梁变形监测40-60
• 3.1 概述40-41
• 3.2 箱梁剪切变形基础方程41-42
• 3.2.1 剪切变形理论41
• 3.2.2 剪切变形影响下的箱梁变形计算41-42
• 3.3 基于分布式长标距应变的箱梁变形计算42-46
• 3.3.1 基于箱梁纵向变形算法的相关假定42-43
• 3.3.2 改进共轭梁法及其主要优点43-46
• 3.4 基于分布式长标距应变的预应力混凝土箱梁变形计算46-58
• 3.4.1 考虑箱梁剪力滞效应的影响46
• 3.4.2 考虑箱梁剪切变形的影响46-49
• 3.4.3 考虑预应力改变的影响49-53
• 3.4.4 对于连续梁与荷载/支座沉降耦合作用的适用性53-54
• 3.4.5 采用修正系数的简化公式54-58
• 3.5 小结58-60
• 第四章 基于分布式长标距应变的箱梁模型试验研究60-94
• 4.1 试验的目的意义60
• 4.2 试验概况60-70
• 4.2.1 箱梁模型试验设计与构件制作60-63
• 4.2.2 试验加载装置63-65
• 4.2.3 数据采集与测点布置65-68
• 4.2.4 材性试验68-70
• 4.3 试验结果分析70-91
• 4.3.1 考虑剪力滞效应的应变分析70-72
• 4.3.2 预应力监测结果分析72-77
• 4.3.3 挠度监测结果分析77-91
• 4.4 小结91-94
• 第五章 结论与展望94-96
• 5.1 主要结论94-95
• 5.2 存在问题和展望95-96
• 参考文献96-100
• 附录100-106
• 致谢106-108
• 作者简介108

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：947493