【摘 要】
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缆索作为索承式桥梁的主要承载结构,长期工作在恶劣的户外环境下,可能因密封失效致其内部进水引发钢丝锈蚀,危及桥梁的运营安全。针对目前在役缆索积水检测的问题,本论文基于磁致伸缩导波技术研制了桥梁缆索积水检测系统,为桥梁缆索的积水检测及锈蚀防范提供了支持。首先,基于有限元的模式分析方法研究了平行钢丝缆索的导波传播特性。针对平行钢丝缆索的结构特点,将存在微小扭转角的平行钢丝缆索近似为截面恒定结构,根据缆索
【基金项目】
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国家重点研发计划课题:桥梁缆索检测类机器人(项目编号:2019YFB1310403); 国家自然科学基金:基于非线性声学二次谐波的缆索疲劳损伤磁致伸缩导波检测方法研究(项目编号:51575213);
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缆索作为索承式桥梁的主要承载结构,长期工作在恶劣的户外环境下,可能因密封失效致其内部进水引发钢丝锈蚀,危及桥梁的运营安全。针对目前在役缆索积水检测的问题,本论文基于磁致伸缩导波技术研制了桥梁缆索积水检测系统,为桥梁缆索的积水检测及锈蚀防范提供了支持。首先,基于有限元的模式分析方法研究了平行钢丝缆索的导波传播特性。针对平行钢丝缆索的结构特点,将存在微小扭转角的平行钢丝缆索近似为截面恒定结构,根据缆索的截面结构建立了模式分析模型。通过求解模型获得了缆索的频散曲线和截面振型,利用求解的结果得到了导波的传播特性,确定了平行钢丝缆索积水导波检测的最佳激励参数。在样索上开展了实验,验证了模型计算结果的正确性。然后,通过有限元仿真和试验研究了缆索积水的导波检测机理。根据固液界面下弹性波反射和透射特性,结合截面振型分析了积水引起导波衰减的原因;并建立了积水缆索的有限元仿真模型,根据仿真结果提取了表征积水量的特征参数。随后以钢丝、钢绞线和缆索为对象开展积水导波检测试验,验证了检测机理的正确性。最后,设计了用于桥梁缆索积水检测的磁致伸缩导波检测系统。根据缆索积水导波检测的需求,分析了检测系统应达到的参数指标。针对模块化、小型化和适用广泛的设计思路,选择了满足导波检测需求的信号发生与采集单元,设计和制作了电源模块、功率放大模块、信号处理模块,完成了系统的组装,并对该系统进行了性能与积水检测测试。利用该检测系统开展了桥梁缆索现场检测试验,试验与开窗验证的结果相吻合。
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