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基于亚像素角点检测技术的桥梁拉索索力监测研究

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公路交通科技 2023年第3期40卷 69-75页

作者：左文生张权刘畅王兵见杜进生镇江市港航事业发展中心江苏镇江212000 北京交通大学北京100044 交通运输部公路科学研究院北京100088

针对桥梁拉索索力监测过程中存在的传感器布设及维护困难问题,根据拉索振动状态与形状特征,对比分析了不同类型的图像特征提取与目标追踪原理。选定亚像素角点检测法作为获取拉索索力信息的方式,提出了一套基于视频图像技术的索力监测方... 详细信息

针对桥梁拉索索力监测过程中存在的传感器布设及维护困难问题,根据拉索振动状态与形状特征,对比分析了不同类型的图像特征提取与目标追踪原理。选定亚像素角点检测法作为获取拉索索力信息的方式,提出了一套基于视频图像技术的索力监测方案:在拉索中间部位安置带有角点特征的标识板,采用视频拍摄设备录制了拉索振动视频并将其分解为逐帧图像,经降噪、畸变修复及裁剪后,对角点部位进行了亚像素级别的检测与定位,最终由分析处理得到了拉索振动基频计算索力值大小。通过室内试验的方式验证了该方案的可行性与准确性,试验结果表明:在所设工况下,采用亚像素角点检测技术测得的拉索振动基频与DASP系统测得的结果偏差在1%以内,该技术的应用具有较高的精度;提高视频拍摄的帧率可捕获更多时间节点的拉索振动信息,使得两种方式所得基频差值进一步缩小。将亚像素角点检测技术获得的基频值分别代入3类索力计算公式。与实际张拉力比较的结果表明:当张拉力较小时,考虑拉索抗弯刚度与垂度影响的Zui理论公式计算结果同实际值偏差最小;随着张拉力的提升,各理论计算值同实际值偏差逐渐缩小,故该方案可应用于桥梁拉索索力的监测。在实际工程中,采用工业相机结合长焦镜头可满足远距离监测需求。

关键词：桥梁工程拉索索力亚像素角点检测算法桥梁拉索图像识别

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光纤光栅传感器在斜拉桥拉索索力测试中的应用

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重庆交通大学学报(自然科学版) 2009年第S1期 405-407页

作者：王海磊刘睿星重庆交通大学土木建筑学院

应用光纤光栅传感器实现了对斜拉桥拉索张力的测试、试验,不仅就应用光纤光栅传感器进行拉索索力测试的技术、工艺进行研究,还通过对比油压表及振动式传感器的测试结果,考察了光纤光栅传感器测试拉索拉力的精度问题。

关键词：光纤光栅传感器拉索索力测试

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基于弹性形变的拉索索力测量方法及装置研究

基于弹性形变的拉索索力测量方法及装置研究

作者：王菁重庆交通大学

学位级别：硕士

在大型和特大型桥梁中，斜拉桥、悬索桥占有相当大的比例，是我国大跨径桥梁中应用最为广泛的桥型之一，其安全和健康问题备受关注。在这类桥梁中，拉索作为其核心构件，承担了桥梁的大部分荷载，其健康状况直接影响桥梁结构的内力分布... 详细信息

在大型和特大型桥梁中，斜拉桥、悬索桥占有相当大的比例，是我国大跨径桥梁中应用最为广泛的桥型之一，其安全和健康问题备受关注。在这类桥梁中，拉索作为其核心构件，承担了桥梁的大部分荷载，其健康状况直接影响桥梁结构的内力分布、架构线型和整体的结构安全。准确测量拉索的受力状态是衡量桥梁拉索是否处于安全运营的一个重要指标。传统的拉索索力测量方法都有其固有的缺点，难以满足拉索索力的长期在线监测。因此，研究出一种测量精度高、使用寿命长、成本低廉、长期在线监测等优点的索力测量方法，是工程界亟待解决的问题。本文在综述国内外索力测量的各种方法的基础上，提出了基于弹性形变的拉索索力测量方法，并对测量装置进行设计，搭建实验平台，系统地做了拉力实验，分析实验数据，验证了拉索索力与拉索形变量之间的曲线关系。具体的研究内容如下：（1）掌握目前大型桥梁拉索索力测量的基本方法及原理，对桥梁拉索索力测量进行理论分析。通过分析桥梁拉索索力测量方法的研究现状，指出目前拉索索力测量方法存在的不足，并分析了索力在线监测的发展趋势。（2）对基于弹性形变的索力测量方法的原理进行研究，并在基于此原理的基础上，对索力测量装置进行了设计。（3）结合实际的测量需求，根据其测量精度、测量范围、测量频率等要求，对索力监测系统进行设计。（4）对索力监测系统进行开发，包括硬件的设计和应用程序的设计。（5）通过拉力实验，对测量方法的可行性进行验证，通过对实验数据的研究，分析实验的可重复性及测量精度。通过分析结果表明，本系统能实现通过拉索形变量的变化来测量拉索的索力值及索力的变化。对于文中的试验拉索，用文中的测量方法时，其索力测量范围为0~400KN，测量频率为1HZ。当其测量索力越大，测量精度越高，测量误差将可控制在1%以内，达到了设计要求。

关键词：桥梁拉索索力弹性形变位移传感器

表面粘贴式光纤光栅传感器拉索索力监测技术研究

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表面粘贴式光纤光栅传感器拉索索力监测技术研究

作者：易志雄重庆交通大学

学位级别：硕士

斜拉桥以跨越能力强、线形美观、经济性强等优点已成为大跨度桥梁的主要桥型之一,拉索索力实时监测是反映斜拉桥拉索运行状态的重要指标。智能拉索是获取斜拉索状态的一种重要发展方向,目前国内外提出的智能拉索方案都有其局限性,无法... 详细信息

斜拉桥以跨越能力强、线形美观、经济性强等优点已成为大跨度桥梁的主要桥型之一,拉索索力实时监测是反映斜拉桥拉索运行状态的重要指标。智能拉索是获取斜拉索状态的一种重要发展方向,目前国内外提出的智能拉索方案都有其局限性,无法满足对拉索进行长期、稳定监测的需求。本文提出在拉索中植入光纤光栅传感器,直接测量拉索应变的方式获得拉索索力,这种方式在耐久性和可靠性方面具有显著的优越性,能够使拉索成为具有自感知能力的智能拉索技术。本论文以拉索索力监测为应用背景,采用理论推导、有限元仿真与试验相结合的方法,对高强钢丝表面粘贴光纤光栅传感器（FBG传感器）的应变传递规律及相关影响参数进行分析,结合正交试验获得胶层尺寸参数最优组合,并分析半平行钢丝拉索扭角、拉索规格对应变传递效率的影响。主要研究内容如下:（1）建立了表面粘贴式FBG传感器应变传递力学模型,基于剪滞理论（shear-lagtheory）,推导了FBG传感器应变传递理论公式及最小粘贴长度,研究了光纤光栅应变传递规律及胶层几何参数、物理参数对FBG传感器应变传递效率的影响。（2）运用ANSYS Workbench软件对表面粘贴式FBG应变传感器进行了有限元仿真,基于控制变量法,研究了粘贴长度、粘贴厚度、粘贴层上下部厚度、胶层弹性模量、胶层泊松比对FBG传感器应变传递效率的影响,并将有限元仿真结果和理论推导结果进行对比,验证了理论推导的有效性。（3）使用MTS材料试验机对表面粘贴FBG传感器的高强钢丝进行静力拉伸试验,研究了FBG传感器的线性度、重复性及应变传递效率。基于正交试验分析方法,得出了最优胶层参数组合,并结合理论推导、有限元仿真验证了三者的相关性。（4）以剪滞理论（shear-lagtheory）为基础,推导了半平行钢丝拉索最外层钢丝表面粘贴光纤光栅传感器应变传递理论公式,并基于胶层尺寸参数最优组合,采用理论推导与有限元仿真相结合的方式,研究了拉索扭角、拉索规格对应变传递效率的影响,并拟合了光纤光栅传感器与半平行钢丝拉索间的应变传递系数。

关键词：拉索索力表面粘贴光纤光栅正交试验应变传递效率

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基于振动法的拉索索力测试研究

建筑施工 2021年第7期43卷 1401-1404页

作者：况中华上海建工集团股份有限公司上海200080

对拉索(吊杆)索力的测量方法展开了研究,通过建立拉索的有限元仿真模型,在考虑拉索锚固边界以及减振器的边界刚度影响的情况下,分析了拉索索力与多阶固有频率之间的关系,并拟合出拉索索力与多阶固有频率之间的理论公式。在拉索索力实际... 详细信息

对拉索(吊杆)索力的测量方法展开了研究,通过建立拉索的有限元仿真模型,在考虑拉索锚固边界以及减振器的边界刚度影响的情况下,分析了拉索索力与多阶固有频率之间的关系,并拟合出拉索索力与多阶固有频率之间的理论公式。在拉索索力实际测量过程中,依据有限元分析得出的拉索多阶固有频率确定测量采样频率,再依据拉索的多阶理论自振振型确定测量采样方向,保证可采集到拉索单向振动的多阶固有频率,最后将拉索的实测多阶固有频率代入理论公式计算拉索的真实索力。该方法可大大提高振动法测量拉索索力的准确性和可靠性。

关键词：振动法拉索索力有限元数值分析法减振器

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斜拉桥拉索索力异常检测与损伤识别分析

门窗 2024年第6期 208-210页

作者：王灏上海市建筑科学研究院有限公司浙江分公司

斜拉桥属于一种美观性较强的桥梁体系,并且该类桥梁建造时间较短,但是随着斜拉桥梁跨度增加,其结构也变得愈发复杂.同时,斜拉桥桥面荷载一般由拉索所承载,长期运营期间拉索很容易出现损伤,进而影响斜拉桥结构的安全性和稳定性.对此,加... 详细信息

斜拉桥属于一种美观性较强的桥梁体系,并且该类桥梁建造时间较短,但是随着斜拉桥梁跨度增加,其结构也变得愈发复杂.同时,斜拉桥桥面荷载一般由拉索所承载,长期运营期间拉索很容易出现损伤,进而影响斜拉桥结构的安全性和稳定性.对此,加强斜拉桥拉索索力异常检测和损伤识别具有重要的研究意义.本文在了解斜拉桥拉索定义以后,根据拉索索力损伤的原因,阐述斜拉桥拉索索力异常检测以及识别等手段,其目的就是完善异常检测手段和构建损伤识别体系,为后续管养维护提供依据,以确保斜拉桥的安全性和稳定性,满足长期使用需求.

关键词：斜拉桥拉索索力异常检测损伤识别