大创项目申报书.pdf

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1、大连理工大学大学生创新训练项目申报书项目名称：安装减振阻尼器的斜拉索的损伤诊断理论与试验研究项目成员：学部（学院）：建设工程学部指导教师：安永辉立项时间：教务处制表项目名称安装减振阻尼器的斜拉索的损伤诊断理论与试验研究负姓名学部（院）学号班级电话邮箱责人成员姓名安永辉单位土木工程学院指导教师职称联系电话□学生自选，学生的积累和兴趣学生自选，教师的科研项目项目来源□教师帮选，教师的科研项目（同类研究工作国内外研究现状与存在的问题等）1、研究背景目前为止，因斜拉索的振动导致了多起桥梁事故及巨大的经济损失。如建于1960年的委内瑞

2、拉Maracibo桥，是世界著名的预应力混凝土斜拉索桥，由于桥索涂漆层在风雨的侵蚀作用下，拉索剧烈振动，192根的钢索中有25根存在严重隐患，1979年2月，一根拉索突然疲劳断裂，造成桥体局部坍塌，造成经济损失达5000万美元；美国德克萨斯州FredHartman桥于1995年建成，但因风雨激振导致100多个桥面端护筒焊接开裂，出现疲劳裂纹，引发安全事故；荷兰Erasmus大桥与1996年建成，开通不到两个月，因钢索的大幅振动被迫关闭；广州海印桥于1988年建成，1995年5月发生9号斜拉索断裂事故，后又发现15号拉索松断，

3、被迫进行全桥换索工程，损失2000多万元；清清的彩虹桥由于振动，发生整体垮塌，桥上全部行人坠入河中，造成40人死亡，14项目背人受伤，直接经济损失达数千万元；四川省宜宾市的南门大桥于2001年11月因斜拉索景及研振动，致使桥梁倒塌，导致巨大的经济损失。如图1为某斜拉桥由于斜拉索断裂造成的究意义事故，这样的事故还有很多。图1斜拉桥事故目前，对斜拉索的监测通常有如下几种方法：[1]索力监测方法压力传感器测定法：压力传感器材质通常为高强度弹性体，安装在斜拉索张拉1端锚环螺母下，直接测得斜拉索锚下压力。优点：直接测力，精度高，能达

4、到1%以内；缺点：施工麻烦。需要施工时进行埋设，且不容易更换。加速度传感器测振法：将加速度传感器用索夹或绑带固定在斜拉索上，通过对振动时程数据进行傅立叶变换获得拉索振动频率，然后根据拉索频率与索力的理论公式换算索力。优点：容易更换，使用成熟；缺点：考虑拉索垂度、抗弯刚度、边界条件误差及拉索阻尼器的影响，修正后的精度一般认为在5%以内。激光测振法：通过测得拉索的速度时程进行傅立叶变换获得索的振动频率，最终获得索力。优点：无接触、无导线、并可长距离监测。缺点：设备价格昂贵，不适合多点同时监测。EM磁通量索力计：当铁磁性材料

5、受到外力作用时，其内部产生机械应力或应变，相应地磁导率发生改变，通过测定磁导率变化来反映应力变化。优点：传感器安装较方便、非接触测量、不损伤结构；缺点：是对不同型号的拉索均需要各自进行参数标定，需要在斜拉索施工时安装，不易更换。筋式光纤光栅智能拉索：将FRP-OFBG智能复合筋布设到平行钢丝或钢绞线拉索内，成为拉索的一部分。在索力作用下，智能筋与平行钢丝的协同变形，感知拉索应力。优点：是测力直接，并可直接进行损伤分析；缺点：传感器的安装在拉索生产时就需埋入，较为复杂，不易更换。[2]主梁挠度监测方法测量机器人(自动跟踪的

6、全站仪):通过沿主梁选择适当的点布置反射器，与测量用的全站仪配合使用，形成光载波通信系统。利用全站仪的红外激光探测功能，对反射器进行连续监测，测量每个反射器与全站仪的相对角度和距离，计算并存储主梁的变形情况。优点：高精度；缺点：精度受到环境及天气影响(如海面、雨、雪、雾)较大。CCD激光挠度监测系统：从发射器给出一道激光束并将其锁定在一个稳定的位置上，接收器可以接收识别光学目标反射回的光束并以高达100Hz的频率精确测量出该目标的点位。优点：精度高，同步性好，温飘、时飘小。缺点：易受环境干扰，进行多点测量时费用极其昂贵。

7、GPS系统：采用全球定位系统(GPS)进行主梁挠度的监测，可以避免受环境干扰的问题。优点：无时漂、温漂。缺点：精度不够，设备价格昂贵。开放式连通管系统（静力水准测量）：静力水准测量变形是采用液位监测的方式，依据连通管原理，测量每个测点容器内容器底面安装高程与液面的相对变化，再通过计算求得各点相对于基点的相对变形量。优点：精度高、多点同步测量、性价比高。缺点：存在严重滞后现象，在活载作用下动态响应相对较慢，监测过程中容易出现丢失峰值的情况，不适用于动态实时监测。封闭连通管压力监测系统：测量每个测站及基准站处液体压力的变化。

8、液压通过压力变送器进行监测，再通过计算求得各点相对于基点的相对变形量。优点：精度高、能够实现多点同步测量、性价比高，避免了静力水准测量在高程改变时的液体流动造成滞后的问题。压力传感器的时间常数较小，能够获得较好的2动态监测效果。缺点：对传感器及连通管路安装要求较高，对液体质量要求高。[3]