论文题目: 马桑溪长江大桥拉索索力远程自动实时监测技术研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 光学工程
作者: 刘碧慧
导师: 陈伟民
关键词: 马桑溪长江大桥,振动频率法,索力,基频,自动监测
文献来源: 重庆大学
发表年度: 2005
论文摘要: 拉索系统是斜拉桥重要的承力构件,通过监测拉索的受力状况,判断和分析斜拉桥拉索的健康状态,已经成为斜拉桥安全监测的重要内容。马桑溪长江大桥是一座大跨度双塔斜拉桥,是重庆环线高速公路的重点控制工程之一,因此,监测它的拉索系统安全状况具有重要的现实意义。随机激励频率振动法具有不需在拉索施工时对传感器进行预安装和测量时不中断交通等优点,因此,它成为监测已经建成的斜拉桥拉索索力的最方便的方法。其缺点是由于拉索振动信号中的噪声复杂,不容易获得各谐波成份清晰的振动信号频谱,需要测量人员不断的重复测量过程,以获取谐波清晰的频谱。利用软件完成测量者的信号的采集和频谱分析的工作,就可以实现索力的自动监测。但是,目前在能够有效识别频谱中基频的智能软件的开发方面,仍然没有取得显著的进展。本论文从设计获取振动信号的硬件系统和自动识别的软件两方面开展研究,主要完成了以下研究工作: ①从拉索的受力分析入手,在分析各相关因素对索力的影响的基础上,推导拉索振动频率与它的受力状况间的关系,建立了拉力与基频的计算关系式。 ②在分析拉索上不同位置的振型特征的基础上,阐明拉索振动信号的几种典型频谱的特点,进而提出基频自动识别的计算方法。分析傅立叶变换对基频识别精度带来的影响,提出改进措施。 ③根据马桑溪长江大桥拉索索力监测要求,设计了监测系统的硬件。结合加速度传感器获取的拉索振动信号的特点,对硬件系统的各个组成部分,分别提出技术要求和实施方案。 ④在硬件基础上设计软件部分。首先通过滤波算法和时域平均法对信号进行进一步的降噪处理。其次,经过分析大量实时数据,得到干扰信号在频谱上的重要特征:干扰信号和拉索振动的各阶谐波在频率上很接近,并且距离不超过拉索基频的一半。提出了以不同长度等分频率轴,然后在每个等份内分别查找谐振峰的方法。对马桑溪长江大桥拉索长期的在线监测数据表明,本套系统能够正确有效地识别拉索振动信号频谱中的基频成份。系统稳定可靠,达到了设计要求。
论文目录:
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 斜拉桥在国民经济生活中的重要作用
1.2 对斜拉桥拉索进行安全监测的重要性
1.3 马桑溪长江大桥斜拉索索力实时监测的必要性
1.4 本课题研究的主要内容和目的
1.5 本章小结
2 索力远程自动实时监测总体技术方案设计
2.1 索力测量方法介绍
2.1.1 压应力法测量索力
2.1.2 磁通量法测量索力
2.1.3 利用拉索振动测量索力
2.2 各种测量方法的对比分析
2.3 马桑溪长江大桥索力监测方案的确定
2.4 本章小结
3 振动频率法测量拉索索力的原理分析
3.1 振动频率法测量拉索索力的力学理论推导
3.1.1 拉索动平衡方程及其解
3.1.2 相关参数对索力的影响
3.2 随机振动频率法
3.3 基频识别原理与处理方法研究
3.3.1 基频识别原理研究
3.3.2 基频识别的数据处理方法
3.3.3 用经典功率谱估计拉索基频的误差研究
3.3.4 斜拉索索力估算中振动信号处理方法的改进
3.4 本章小结
4 马桑溪长江大桥拉索索力远程自动实时监测系统设计
4.1 总体要求和方案描述
4.1.1 马桑溪长江大桥拉索索力监测要求
4.1.2 马桑溪长江大桥拉索索力监测总体方案
4.2 硬件部分设计
4.2.1 振动信号的获取
4.2.2 振动信号的调理处理
4.2.3 拉索振动信号的采集
4.2.4 拉索振动信号的传输
4.2.5 监测系统硬件平台的实现
4.3 软件系统设计
4.3.1 软件系统总体功能说明
4.3.2 拉索振动信号在软件中的处理
4.3.3 拉索基频自动识别的实现
4.3.4 拉索基频自动识别的进一步探讨
4.4 系统性能分析
4.5 本章小结
5 马桑溪长江大桥拉索索力远程自动实时监测系统的实现
5.1 马桑溪长江大桥拉索索力的特征
5.2 索力监测结果分析
5.2.1 索力监测结果
5.2.2 误差分析
5.2.3 相关性分析
5.3 本章小结
6 全文总结及展望
致谢
参考文献
附录
独创性声明
学位论文版权使用授权书
发布时间: 2005-11-07
参考文献
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