基于无线传感系统的斜拉桥索力测试与分析.pdf

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1、第26卷第2期传感技术学报V01．26No．22013年2月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSFeb．2013DetectionandAnalysisofCable-StayedBridgeBasedonWirelessSensorSystemMAOXingquan，LIUHang，YUYah，SHANGWeichang2，WANG，ZHANGChuanfie(1．SchoolofElectronicScienceandTechnology，DalianUniversityofTechnolog

2、y，DalianLiaoning116024，China；2．BeijingSpecialElectromechanicalTechnologyInstitute，63961唧ForceP，China；3OfshoreOilEngineeringCo．Ltd．，Tianfin300451，China)Abstract：Thestay—cableistheimportantcomponentofthecable-stayedbridge．Itscableforceisanimportantindicatorforassessingt

3、heoverallperformanceofthebridge．WirelesssensorsystemofdetectingbridgecableforcebasedonZIGBEEtechnologywasdevelopedinthispaper，whichdescribestheprincipleforcableforcedetectionusingvibrationmethodandtheoverallstructureofthesystem．Thentheexperimentsaboutcable—stayedbridg

4、emodelandrealbridgewereca~iedout．Experimentsshowthatthewirelesssensorsystemcanaccuratelymeasurethecableforce，SOitcanprovideaquickandreliablesolutionforthecableforcedetectionandhasagoodapplicationprospects．Keywords：wirelesssensornetworks；cableforce；vibrationmethod；spec

5、trumanalysisEEACC：6150Pdoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2013．02．024基于无线传感系统的斜拉桥索力测试与分析术毛幸全，刘航，喻言，尚伟昌，王开宇，张传杰(1．大连理工大学电子科学与技术学院，辽宁大连116024；2．中国人民解放军63961部队北京特种机电技术研究院；3．海洋石油工程股份有限公司，天津300451)摘要：斜拉索是桥梁的重要构件，它的索力值大小是评估桥梁整体性能的重要指标。研制了基于ZIGBEE技术标准的桥梁索力检测的无线传感系统，给出了利用振动频谱法测定索力的

6、原理，介绍了系统的总体结构及模块化设计，进行了斜拉桥模型和现场斜拉桥的索力测试实验。实验表明，所开发的无线传感系统能够准确地进行索力值检测，从而为桥梁的安全性能评估提供了保障，具有简便实用、布设快捷等特点，具有较好的应用前景。关键词：无线传感器网络；索力值；振动法；频谱分析中图分类号：TB381；TM93文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)02—0271—06斜拉索是斜拉桥最重要的构件，直接承担着桥基于此，本文提出基于无线传感器网络的索力梁荷载，并控制着整个桥面系的内力分布和线型。识别系统。该系统可以实现在不同环

7、境下对桥梁振通常斜拉索在锚固区的高度应力集中、腐蚀、疲劳及动状况的实时监控，并进行斜拉索的振动基频识别，风雨作用下容易引起振动，导致斜拉桥索力的改变，同时，利用振动法原理将基频转换为索力大小。相索力是斜拉桥健康状态评估的重要指标⋯。因此，比较传统的有线检测，在保证测试系统稳定性、可靠对斜拉桥的拉索进行索力检测和状态评估至关性的同时，为快速方便地检测索力提供了有效的解重要。决方案。振动法测索力是目前确定斜拉桥索力最广泛使振动法测索力原理用的一种方法J，但是传统的振动数据采集是基于有线通信技术进行的。这种方法成本较高，而且振动法测索力

8、广泛应用于拉索结构的施工控制随着网络规模的扩大，在一些大跨度的桥梁环境中，和健康监测中，其原理是基于“弦振动理论”：索拉进行有线布置的困难日益突出。力与自振频率之间存在简单的关系，即项目来源：国家自然科学基金项目(51108060，51161120