桥梁结构系统管理论文范文

桥梁结构系统管理论文范文第1篇

摘 要 随着近几年社会经济的飞速发展，市政道路桥梁建设也已经取得了举世瞩目的进步。而当今，交通运输业的快速发展，对市政道路桥梁建设提出了更高的要求。由于时代的原因，一些旧桥、旧路或者是危桥需要加强维护与保养。在城市建设过程中，新道路桥梁建设的同时，更需要对已存的道路桥梁加强维护与加固。本文通过对我国城市道路建设的道路桥梁假设进行探讨，研究道路桥梁结构加固的方法。

关键词 市政道路桥梁结构；加固方法；维护与保养；经济发展

引言

随着社会现代化的进程不断加快，城市的建筑设施随着现代化也不断在进步。市政道路桥梁的建设是城市工程设施不可缺少的一部分，在社会经济快速发展的今天，对城市市政道路桥梁加强维护与保养的同时提出了对道路桥梁建设更高的要求。对于市政道路桥梁工程的建设，我国是以钢筋混凝土为材料进行的，而这些材料都有一定的年限，因此在建设过程中主要是对其质量进行严格的监管[1]。本文仅就市政道路桥梁的加固方法进行研究，以期能够对我国现今的道路桥梁建设有一定的帮助。

1 我国道路桥梁建设的现状之分析

我国是一个历史悠久的文明古国，并且在道路桥梁建设，我国方面也具有一定的历史。随着时光的流逝，我国年代久远的道路桥梁已在不同程度地出现了各种各样的问题[2]。需要加强维护与保养以及加固的桥梁数目正在逐年的增加。随着我国交通运输业的不断发展，公路、铁路的不断发展，桥梁的修建每年都在进行中。而桥梁一旦建成就会投入使用。桥梁在运行过程中，一般都是由车辆进行碾压，这不仅是对桥梁安全系數的一个极大的挑战，还是交通运输过程中的一个安全隐患。对桥梁进行加固、维护是保证桥梁安全最经济的方式，还是最能讲究效益的方法[3]。

2 道路桥梁加固方法的研究

随着现代化科技的不断更新，在道路桥梁的建设过程中，我们要更加全面的考虑对于桥梁安全存在的各种安全隐患 。因为在我们现代社会，桥梁的损坏不仅仅是人为的，还要更多是自然灾害而引起的。例如，泥石流、地震、泥石流等[4]。因此，在市政道路桥梁建设的过程中不仅仅考虑的是人为对道路桥梁的损坏，还应考虑一些非人为因素。这对市政道路的建设又是一大挑战。为了更好地保证道路桥梁的安全，必要的加固与维护是少不可少的。

2.1 桥梁构建的选材方法

早期，我国道路桥梁建设一般都是砖块构成的，砖的承受压力比较小，保存的年限不够长久 。而随着我国改革开放，经济建设的快速发展，我国的道路桥梁的构架都是以柏油材质建构的桥梁。道路桥梁的交通一般都是大型车辆与超载的客车进行碾压，因此在经历了多重的碾压后，砖块与柏油构建的桥梁多少都会有一些损坏。目前我国桥梁的建设主要以钢筋、水泥构成，在承载能力方面已经得到了很大的提高[5]。但是还是要进行加固和维护。而我国现今的桥梁构架，存在着石桥、木桥和钢筋混凝土构建的桥梁。钢筋混凝土搭建的桥梁在我们的现实生活中应用的比较广泛，不仅仅是此类材质的成本较低，还因为该材质是建筑行业内常用的材料。但是，这种材料在使用过程中也容易出现问题。例如，这种材料搭建的桥梁和道路，容易出现裂痕，且容易变形，特别是在地震高发区段极容易出现这种情况[6]。对于这种情况的出现，建筑施工队多以喷浆和表面抹灰的方式进行处理。因此，在道路桥梁的建设过程中，应当多以混凝土与钢筋互相组合对桥梁进行搭建。这样不仅可以有效地延长桥梁的寿命，还可以使桥梁的承受能力更加的可靠。

2.2 桥梁框架的构建方法

一座好的桥梁，在外观上不仅可以作为景观供人欣赏，更重要的是其设计的结构能够很好地运用于城市的交通运输中。因此，在桥梁的建设过程中，应当对桥梁的各部分分别进行结构上的合理设计，可以很好地对桥梁起到加固的作用[7]。桥梁上部结构的加固可以对上表层的面积进行加厚加宽处理，减少桥梁单位面积的承受压力，同时可以对材质进行高科技的复合材料处理，并运用于桥梁表层的建构，以此来减少车辆对桥梁造成的负荷。我国的桥梁，多以拱桥的构建方式存在，但是以拱桥为存在的桥梁其损坏的程度也相对较大。因为拱桥对车辆的承载的承受力相对较小[8]。因此，在市政建设的过程中，应当改变这种拱桥的设计方案，对桥梁可以增加悬索，根据桥梁设计的实际情况，改变简单的桥梁以复合方型桥梁进行建设。桥梁的框架是桥梁建构中加固的重要组成部分。桥梁的框架设计可以运用数学原理中三角形的结构进行设计。三角形的设计方式可以对桥梁的牢固性起到很好的作用。数学原理在市政的建设中运用颇为广泛，桥梁的设计应当加以运用。

2.3 人为的养护方法

对于城市中的桥梁，我们要加强人为的维护。一座桥梁每天在城市交通的运行过程中，承受的压力是非常大的，为了能够有效地延长桥梁的使用寿命，桥梁维护必不可少。在保证桥梁基础建设过程中质量的同时，根据每个城市的具体情况，对桥梁进行维护 。在桥梁出现任何情况时，应当及时对桥梁进行修理，不可忽视任何一处的损坏对整个桥梁的安全造成隐患。如果能够保证桥梁的质量，同时对桥梁进行合理的维护与修理，那么该桥梁才能够更好地在城市中发挥其运作。

3 道路桥梁加固方法的分析

在前文中，笔者对道路桥梁建设过程中的加固方法进行简单的探讨。在现实生活中，建筑施工单位运用现代技术对桥梁进行加固。如表面喷涂法、注浆法、充填法等方式对桥梁进行技术上加固。在道路桥梁进行加固时，必要的技术处理能够对桥梁的加固起到很好的巩固作用，使之能够更好地运用于市政的建设中，提高市政的各项基础建设的质量。

4 结语

随着经济建设的快速发展，道路桥梁建设是每个城市发展的必要通道。俗话说：要想富，先修路。这话的道理依然存在于我们现代的各项建设中。往往一个发展良好的城市，其道路桥梁建设是非常完好的。我们能够保证道路桥梁建设的同时，能够对其进行必要的加固，就能够很好的减少由于交通压力而导致的一些意外情况的发生。因此，在经济建设发展的过程中，道路桥梁的建设十分重要。在建设过程中，多加考虑其中的一些因素，可以有效避免对道路桥梁的损坏，延长道路桥梁的使用寿命。当然，道路桥梁的使用寿命还需要社会公众的维护与爱惜。

参考文献

[1] 吕作风.道路桥梁中高性能混凝土的应用[J].黑龙江省大庆市肇州县公路管辖站，2010，5（1）：243-244.

[2] 杨凤启.如何做好市区道路桥梁加固、改造及管理 [J].浙江景成工程管理邮箱公司，2010，10（11）：143-145.

[3] 王小敏，杨景权.探索道路桥梁发展趋势[J].黑龙江神收费公路管理局，黑龙江省公路工程监理咨询公司，2010，9（4）： 120-121.

[4] 李文静，柴健.浅谈公路就危桥加固改造[J].临淅交通工程监理咨询公司，山东省路桥集团有限公司，2010，10（5）：12-13.

[5] 林俊奎，林生.浅析桥梁加固改造技术与方法 [J].惠来腾昌建安工程有限公司，2010，10（6）：13-14.

[6] 陈国民，倪迪.论104国道路桥桐屿至温岭泽国段改建中的路基施工管理[J].科技创新导报，2011，10（18）：20-21.

[7] 谭世霖.弯梁桥梁体偏移成因分析与处治[J].水运工程，2012，4（11）：157-160.

[8] 李静，李江红，王迪.市政道路桥梁工程的施工管理措施[J].管理锦囊，2012，10，（11）：12-13.

桥梁结构系统管理论文范文第2篇

【摘要】随着我国经济的发展，基础公共设施不断完善，交通行业也呈现出了日新月异的变化，桥梁工程是交通行业中的重要交通设施，这使得众多国家加大对桥梁结构设计理论方面的研究。本文分析了我国现代桥梁结构的现状，提出了我国现代桥梁结构设计的几点注意事项，并为桥梁结构设计提出了建议。

【关键词】桥梁；结构设计；现状；建议

公路是我国公共交通事业的基础设施，公路的好坏直接关系到我国交通事业的发展。桥梁是连接公路的纽带，对于公路来说起着不可替代的作用。目前我国桥梁结构设计中存在很多不足：设计中考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现；重视结构的建造而不重视结构的维护。因此，对于现代桥梁结构设计的问题，我们必须高度重视。

一、 我国现代桥梁结构设计的现状

现在我国桥梁结构设计存在着这样的倾向：设计时重强度而轻耐久性；重强度极限而轻使用极限；重结构的建设而轻结构的维护。也正是因为这些倾向导致了近几年来我国频繁出现桥梁工程事故，同时也与我国构建和谐社会的计划相违背。

总之我国的桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善，在桥梁设计领域，特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。

二、 我国桥梁结构设计的注意事项

1、对于结构的耐久性问题要重视。 缺乏对于建设前期所需要准備、视察及考证是我国桥梁建设经常会出现的一个问题。对于桥梁来说，其建造与使用的过程当中都会受到周围环境的影响，不仅仅是因车辆超载而出现的疲劳现象，而且也可能出现桥梁结构本身的老化及损伤。我国从20世纪90年代就开始研究桥梁结构的耐久性问题，但是这些研究大多数是从桥梁的材料及统计角度来分析，往往忽略了对于桥梁结构及设计的研究，缺乏从设计人员及施工人员角度来考虑将桥梁的耐久性进行改善。另外，一直以来，设计人员都比较重视研究结构的计算方法而忽略了对于总体构造的设计以及对于细节的处理。对于结构耐久性的设计不同于普通的结构设计，当前对于我国桥梁结构的耐久性研究应从原有的定性分析逐渐转变成定量分析。大量国内外的研究及实践结果告诉我们，结构的耐久性决定了桥梁是否能够安全运营，同时也关系着其经济性。

2、充分重视桥梁的超载问题。 超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧 ，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题，另一方面，因为超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，会使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。因此需要对超载带来的后果进行研究、分析，加强桥梁的稳固性。

3、重视对疲劳损伤的研究。桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。由于桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹不得到有效控制，极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到，但其带来的后果往往是灾难性的。故而对疲劳损伤的研究需要引起足够的重视。

4、积极借鉴国外的经验和成果。结构正常使用性能差 、耐久性和安全性差 （包括使用寿命短、维护费用高、安全事故较频繁等）是我国桥梁设计存在的主要问题。这些问题的产生固然与目前国内施工质量和管理水平较低有关，但平心而论，既然这种现状不能在短期内得到解决，那么作为工程设计人员就应该在正视这一问题的前提，充分考虑到现阶段的施工和管理水平和材料工艺水平，采用适当的设计方法、适当的安全度来保证桥梁使用性能的达到，这才是更为主动和有效的方法。特别是桥梁存在的耐久性和安全性问题很多与结构体系或使用材料选择不合理及结构细节处理不当有关。

在欧洲国家，非常重视对结构物进行性能设计（PBD，Pefrormance Based De— sign），内容包括结构的变形、裂缝、振动、强健性、美观、耐久性能、疲劳f生等。PBD研究主要是为了使结构在运营过程中除了保证最低的安全性要求外，还应有良好的使用性能（包括寿命和耐久性 、抗腐蚀 、耐疲劳性、美观等）。就其本质而言 ，欧洲国家的PBD理论，主要研究结构在使用过程中表现出来的服务性能，分析使性能受到弱化的原因和其发生的机理、规律，寻求新的结构设计理念和方法。

三、 对我国桥梁设计的建议

除了要对我国桥梁结构的耐久性、疲劳损伤以及桥梁超载问题进行研究之外，我们还可通过对结构系统的可靠度、人为原因、模糊随机可靠度、可靠性评估及维修方法等进行研究以提高桥梁结构设计的使用性、安全性及耐久性。

1、结构系统的可靠度分析。对于结构系统可靠度分析是非常复杂的研究课题，许多学者对此从不同角度进行了研究分析，提出了一些概念和方法。如结构可靠度分析的一阶矩概念及荷载Ferry Borges Castanheta组合情况下的计算方法问题；利用系统系数，针对结构各种破坏水平所对应的极限状态不同，计算系统可靠度并进行结构设计的方法；利用蒙特卡洛（Monte—Carlo）法采用重要抽样技术计算结构系统的可靠度等，同时一些学者还研究了系统可靠度界限的问题。总之，系统可靠度分析研究内容丰富，难度较大。

2、在役结构的可靠性评估与维修决策问题。对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策正成为建筑结构学的边缘学科，它不仅涉及结构力学、断裂力学 、建筑材料科学 、工程地质学等基础理论，而且，与施工技术、检验手段、建筑物的维修使用状况等有密切的关系。同时，经典的结构可靠性理论，在在役结构的可靠性评估中也必将得 到相应的发展。

3、模糊随机可靠度的研究。模糊随机可靠度理论研究是工程结构广义可靠度理论研究的重要内容，随着模糊数学理论与方法的完善 ，模糊随机可靠度理论也必将进一步完善和发展。

四、结束语

结桥梁结构设是道路建设项目中的一个重要环节，不能大意，必须加以重视。 在桥梁结构设计过程中要以地形、地势为基础依据，结合当地的实际情况进行优化设计。让桥梁工程在社会生活中最大 限度的发挥其社会效益，为人民服务。当然， 桥梁设计不仅利用力学，还要结合美学 ，使道路项目持久耐用并且美观优雅。我国桥梁结构设计虽有一定成效，但是在具体的桥梁设计过程当中仍存在很多理论问题需要我们去解决，对于现代桥梁结构设计的问题我们还需

要进一步深入研究，为我国公共基础设施的发展提供有力的保障。

参考文献：

[1] 徐徉. 桥梁结构设计问题分析[J].工程技术，2011（10）

[2] 徐徉. 浅谈现代桥梁结构设计的注意事项[J].工程技术，2011（10）

桥梁结构系统管理论文范文第3篇

摘要：国内外多座桥梁的突然破坏与倒塌，已使工程界对桥梁安全性问题倍加关注。这种桥梁地突然倒塌，对社会的安定与经济的繁荣都有抑制的作用，一般来说这种工程事故主要是不合理施工和管理错位所导致。对于短期内发生的诸如突然破坏与倒塌，多是由于施工质量没有达到规范和设计要求，典型的问题包括材料强度不足和施工工艺不合格等。本文针对以上问题，提出了严格施工的一套操作体系，望对同行业的发展尽微薄之力。

关键字：桥梁结构施工

大量的桥梁在远没有达到预期使用寿命时，出现了影响正常使用的病害与劣化；特别是一些桥梁在只使用了几年、甚至刚建成不久就出现严重的耐久性不足的问题，这也与施工质量低下有重要关系，典型的问题有钢筋保护层不足及目前广泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题。这些施工上的缺陷虽然短期不会对桥梁的正常使用产生明显的影响，但却会对结构的长期耐久性产生非常不利的影响。

一、桥梁下部结构的施工技术探讨

1、扩大基础施工

①、测量放样 首先对施工现场进行场地平整，然后根据设计单位交付的经复测后合格的导线点和水准点，使用全站仪和水准仪进行施工放样。桥位勘测阶段所建立的控制网，在精度方面能满足桥梁定线放样要求时，应复测用。放样点不满足时要补充。桥梁的施工控制网，除了用精密测定长度外，还要用它来放样各个桥墩（基）的位置，即定出基础轴线、边线位置及地面标高。并经监理工程师验收合格后，进行下一步的施工作业。

②、挖基和排水 挖基施工尽量安排在枯水或少雨季节进行。施工前按计划投入劳力、材料、机具，根据工程的施工期限、工地环境及地质情况，基坑拟用机械进行开挖，在机械开挖不到的部位由人工突击挖除，及时检验，随时进行基础浇筑。对埋置深度较大的基础，我们将采取连续作业方法一气呵成。

2、基坑开挖方法：

（1）垂直坑壁基坑：对天然湿度接近最佳含水量、构造均匀、不发生塌滑、移动、松散或不均匀下沉的基土，基础开挖可采用垂直坑壁基坑开挖法。

（2）斜坡和阶梯形坑壁基坑：基坑深度在5米以内，土的湿度正常、土层结构均匀。采用斜坡开挖或按相应斜坡高、宽比值挖成阶梯形坑壁。

（3）变坡度坑壁基坑：坑基开挖穿过不同土层时，坑壁边坡可按不同土质采用不同坡度。当下层为密实粘质土或岩石时，下层可采用垂直坑壁基。

3、基础浇筑 中桥墩柱基础钢筋运到现场绑扎，并预埋墩柱身联接钢筋；桥台基础采用15#片石混凝土。混凝土由拌和站供应，砼罐车运送，片石混凝土掺配片石在小于25%，混凝土送入模内后，用振捣棒震动密实，浇筑时注意做好石笋以便上下层连接同时片石摆放位置上下左右均相隔20㎝~30㎝。

4、桥台浇筑 桥台浇筑装模采用钢模装模，斜面和转弯处不好装模处用竹胶板配合装模。浇筑时水平分层，一般浇筑厚度在30㎝内。混凝土送入模内后，用振捣棒震动密实，保证表面没蜂窝麻面现象。台帽施工测量放样一定要精确，采用25#钢筋混凝土浇筑，钢筋在现场绑扎，台帽支座顶面浇筑时控制好横坡度。

5、墩柱浇筑 施工前，拉毛基础和墩柱接触面，并把基础预留的连接钢筋和墩柱钢筋笼焊接。中低墩柱采用预制好的圆形钢模桶一次浇筑成型，模板用吊车安装，模板上口高于混凝土面不少于10--15cm，柱模四周用缆风绳对拉，浇筑时用输送泵输或吊车送入模内，浇筑时水平分层，一般浇筑厚度在30㎝内。混凝土送入模内后，用振捣棒震动密实，保证表面没蜂窝麻面现象。混凝土灌注完毕后，顶面砼应高出设计标高3-5cm，。排柱式墩身，各立桩应保持一致。混凝土强度达到0.2-0.5MPa后，方可脱侧模，采用塑料薄膜包裹保水养护。

6、桥墩盖梁浇筑 墩柱顶预留钢筋和墩盖梁连接，桥墩盖梁桥浇筑装模采用钢模装模，斜面和转弯处不好装模处用竹胶板配合装模，采用钢管和木头配合搭建脚手架，并搭建工作作业平台，装好底模后便现场绑扎钢筋，再安装侧模。浇筑时用输送泵输或吊车送入模内，浇筑时水平分层混凝土送入模内后，用振捣棒震动密实，保证表面没蜂窝麻面现象，顶面浇筑时控制好横坡度。

二、桥梁上部结构的施工技术探讨

1、模板 预制梁的模板虽是工程施工中的临时结构，但十分重要，它不仅控制梁体尺寸的精密，而且对工程质量、施工进度和工程造价有直接的影响。

2、后张法预应力空心板梁预制和张力施工工艺 A、首先规划预制厂地，平整压实，处理好场地地基，按设计图纸铺设板梁底模。B、由钢筋班按图纸下料，制作钢筋，运到现场，在底板上按设计位置绑扎。C、模板采用钢模板整体拼装，模板侧模应支撑牢固，尺寸准确，保证顺直，上、下都要用螺栓拉牢，保证不变形，不漏浆。D、预留孔道的形状、尺寸要非常准确，对成品的质量有直接的影响。E、内模采用木模制作或采用定购橡胶蕊模，内充空气，用定位钢筋将其固定蕊模安放前要进行充气检查，保证不漏气。F、板梁砼采用500L以上强制式拌合机现场拌制，小翻斗车运输，人工输送入模，浇注砼时应注意浇注顺序和厚度，振捣时应避开波纹管和橡胶蕊模，防止因振捣不当而使胶囊上浮、变形。板梁砼浇注后应进行收浆抹面，并在定浆后进行二次抹面、拉毛。G、穿束前用压力水冲洗孔道内杂物，观测孔道有无串孔现象，再用风吹干孔道内水分。孔口锚下垫板不垂直，度数大于1度时，应用垫板垫平。预应力束的搬运，应无损坏、无污物、无锈蚀。穿预应力筋用人工进行，如若困难采用卷扬机牵引，后端用人工协助。H、到一定强度后拆除模板，当砼强度达到设计强度时便可进行张拉，用一端张拉法进行张拉，用校正好的千斤顶张拉。I、张拉采用应力和伸长量双控。当伸长量超过设计值6%时，应松张预应力，查明原因重新张拉。张拉初值控制在10-25%之间，取10%推算伸长值。J、预应力筋张拉后，孔道应尽早压浆。压浆机应能制造合格稠度的水泥浆，压浆机必须能以0.7MPa的常压连续作业。

3、预应力空心板梁安装 小桥的梁板使用一台吊机架设，当预制梁板质量不大，而吊机又有相当的起重能力，河床坚实无水或水少，吊机能行驶和停搁时，可采用一台吊机架设安装。

4、桥面铺装

（1）、首先完成桥面系施工，防撞护栏及人行道、栏杆、扶手施工：防撞护栏模板均采用钢模，防撞护栏分两层浇注，第一层顺向浇注防撞墙转折处后，再回头浇注第二层至设计标高；人行道采用预制方法，预制好后吊运并进行安装。

（2）、设置桥面测量控制网，用全站仪每隔5米测量桥面的中、边线，并定出桥面的标高。经监理工程师确认后开始施工。

（3）、桥面铺装前需现浇板梁间绞缝混凝土。

（4）、按设计图纸布置钢筋网。

（5）、空压机清理板梁上杂物，并洒水湿润板梁

（6）、桥面铺装为连续钢筋混凝土，砼在拌和站集中拌和，小翻斗车运输至桥面，插入式振捣器和平板振捣器振捣，行夯刮平。

（7）、桥面伸缩缝：采用毛肋伸缩缝，材料及其产品必须是取得合格证书的产品。安装前清除垫缝料，钢筋复位，凿毛并冲冼干净。伸缩缝应在规定的温度下安装，精确定位。

桥梁结构系统管理论文范文第4篇

摘 要：针对现有工厂多环境参数监测系统结构复杂、功耗大、成本高等问题，设计了一套基于FPGA技术的多环境参数在线监测系统，实现了对工厂NO2气体浓度、温湿度、空气悬浮颗粒物浓度的远程在线监测。系统以FPGA作为核心控制器，通过ESP8266无线通信模块将监测数据上传至ONENET云平台，可实现对化工厂内温湿度、和PM2.5、PM10浓度、NO2浓度等环境参量的实时上报。实验结果表明，通过FPGA多通道并行传输与处理的方式可实现对大气多参数的实时同步监测，同时增加了系统的灵活性，有利于系统的拆装和扩展，且在硬件结构、体积、采集速率、数据实时性方面有所改善。

关键词：FPGA;环境监测;ESP8266无线通信;ONENET平台

Key words：FPGA;environmental monitoring;ESP8266 wireless communication;ONENET cloud platform

1 绪论

中国工业化生产的发展非常迅速，但是与此同时也造成了很大的环境污染和人员的健康威胁。比如某些气体的泄漏会造成厂区爆炸和人员的伤亡或者引起呼吸道慢性病。传统的环境检测方式一般采用人员检测，这样就会使监测人员存在未知的安全隐患;目前市场还有采用机器车进行监测，但这种监测方式成本较高，不适合盈利性工厂的理念。

针对目前环境监测市场存在的诸多问题，设计了一款基于FPGA的多环境参数监测系统，整个系统包括监测终端设备、云平台以及作为他们两者之间数据交互桥梁的无线通信模块。将监测终端设备放到需要监测的厂区，这样无线通信模块就能将监测终端监测的环境数据上传至云平台，這样监管人员只需要对云平台的数据进行查看，即可了解到监测区域的环境状况。

本系统终端设备的主控芯片选用的是FPGA，FPGA芯片引脚数目多，而且因为其强大充分的内部资源，所以FPGA具有编程配置灵活的特点。相比于ARM芯片而言，FPGA采用的是纯硬件编程思维，具有并行处理的能力;而且FPGA有抗干扰能力强、功耗低等优点[1-2]。本系统根据FPGA并行处理数据的能力，在监测终端接入了多个传感器，多个传感器可采集多种环境参数，这样使监测的效率大大提高。而且对系统采集数据通过无线传输模块进行无线传输，实现了环境数据的远程实时同步采集。

本设计采用的云平台为中移物联网云平台，这款云平台不仅开发简单，而且功能强大，具有数据接收存储和命令下发的功能，这个平台可以接入多个设备和数据流[3-4]，这样就和本系统设计的多种环境数据监测的理念相一致。在此平台上可以设计数据流显示界面，这样监管人员可以很方便地对数据进行查看分析及操作。

2 系统整体结构设计

本系统整体结构设计包含了监测节点终端、Wi-Fi无线通信模块、云平台和远程终端这四个部分。系统整体实现的功能就是将监测终端采集的传感器信息上传至云服务器，最后用户可通过远程终端对终端采集的数据进行实时查看。系统整体结构框图1所示。

3 系统硬件设计

系统监测终端硬件设计采用模块化设计原理。硬件模块主要包括：主控模块、电源模块、FLASH存储、无线通信模块、温湿度监测模块、空气悬浮颗粒物监测模块、NO2气体传感器模块、电机控制模块（空气泵）等。各模块的连接如图2所示。

3.1 主控模块

本系统提出以现场可编程门阵列（FPGA）作为主控芯片，将接口通信功能、控制功能、数据缓存功能、数据处理功能集成在芯片内部，通过多通道并行传输与处理的方式实现对大气多参数的实时同步监测。本系统的主控芯片选取的是Xilinx公司的Spartan6系列的FPGA，其内部资源足以完成本设计功能实现。通过FPGA控制各路传感器和空气泵的工作与否，实现了多环境参数的采集、传输与存储。

3.2 电源模块

电源模块为整个系统的各个硬件电路模块提供供电支持，对系统的穩定性有着至关重要的作用。所以在设计电源模块的电路时，得首先对其他模块的电压及功耗进行考虑，从而设计整个系统的供电模块。本系统电源模块是使用12V 4800mA聚合物锂电池作为供电电源，然后通过稳压降压电路实现12V电压到5V和3.3V的电压转换，从而满足了整个系统供电需求。

3.3 传感器模块

因为需要监测的环境参数有NO2浓度、温湿度及PM2.5、PM10的浓度。因此本系统采用了三个传感器对这几个环境参数进行采集。一个是圣凯安公司成产的二氧化氮传感器;还有PMSA003空气悬浮颗粒物传感器，其用来监测PM2.5和PM10的浓度;最后一个是DHT11传感器，用于采集环境的温度和湿度。其中NO2传感器与PMSA003使用串口输出方式，DHT11使用单总线串口传输方式[5]。

3.4 电机控制模块

空气泵控制电路用于实现空气泵的开关控制。其控制电路如图3所示。其中继电器选用SRD-05VDC，吸合电压为5V，光耦EL817C845对FPGA芯片与控制电路进行光电隔离，从而实现了对主控芯片进行保护，增强了主控芯片的稳定性。

3.5 无线通信模块

本系统是要将监测终端的监测数据上传至云平台进行数据分析与查看，所以对于这种远距离的监测任务，我们需要使用无线传输模块进行数据传输，对市面上常用的无线传输模块性价比进行对比分析后，最终选择了ESP8266这款无线通信模块作为监测终端和云平台的桥梁。

4 系统软件设计

系统软件的设计是在系统硬件设计和ONENET云平台通信协议的基础上进行的。环境监测系统软件设计根据系统的总体结构分为环境监测终端数据采集程序设计、监测终端与云平台通信主程序设计和ONENET云平台上位机软件的设计三个部分。如图4所示为系统软件设计的总体架构。

4.1 数据采集部分软件设计

FPGA数据采集这部分的软件设计，首先按系统功能进行模块划分。主要分为系统同步时钟模块、信号收发模块、指令解析模块、传感器模块、数据打包模块和数据缓存处理模块等。数据采集部分总体框架如图5所示。

信号收发模块system_uart_top包括串口时序配置模块，cmd_receive命令接收模块、和data_send数据发送模块。接收到上位机传来的请求信号后，system_uart_top将请求信号发送给信号解析模块cmd_decode进行解析。

cmd_decode模块将请求信号解析后经判断确认上位机需要哪些传感器数据，并将使能信号发送给相应传感器模块。传感器模块com1-com6中相应传感器接收到使能信号后，进行对所对应的气体数据进行采集，并将数据发送给数据打包模块data_encode。data_encode数据打包模块从传感器模块处接收信息，根据之前确定的气体监测通信协议，将传感器采集到的气体数据处理为特定格式的信号，并进行打包发送给信号收发模块system_uart_top。

最后再由信号收发模块system_uart_top将打包好的气体数据发送给上位机。

4.2 监测终端与云平台通信部分软件设计

ESP8266无线通信模块上电后，首先对ESP8266模块进行信息配置，接着搜索并连接Wi-Fi。连接成功后，将ESP8266无线模块接入终端设备。因为ESP8266与云平台建立TCP连接，需要发送AT指令，所以在这部分软件设计中，FPGA将需要发送的AT指令通过串口发送给无线模块，从而成功的建立ESP8266模块云平台的连接。ESP8266无线通信模块工作流程如图6所示。

4.3 ONENET云平台上位机设计部分

要实现整个系统的搭建，就需要将前面设计的监测终端接入云平台。这样就可以将监测终端采集的监测数据进行有效的展示。本系统采用的云平台是ONENET云平台。使用ONENET云平台，首先需要在此云平台进行用户注册，建立开发者的开发平台。在注册和登录完成后，在“开发者中心”创建产品并进行设备绑定。

ONENET基本开发流程如图7所示。

5 实验结果

用户登录ONENET云平台成功后，可以看到产品概况、产品id、tcp透传方式以及设备在线等信息界面;在产品操作界面点击设备列表，就可以看到用户创建的温度、湿度、PM2.5、NO2等设备;此外还可以看到设备所在的地图位置信息。

将监测设备放置化工厂房内，监测的数据信息在ONENET云平台上的展示如图8所示。

6 结语

传统环境监测系统的硬件需要扩展外围电路，而且数据采集过程也存在着实时性差的情况。本设计是采用FPGA作为主控芯片，FPGA具有并行处理数据的能力，对于本设计的多路传感器数据采集具有很大的优势[6]。在FPGA内部，根据其内部充分的资源，能够实现本设计多环境参数数据的采集与存储。而且在FPGA内部对于采集的传感器数据可以进行有效处理，使得整个系统具有很强的可靠性和实用性。本设计的整体设计方案采用以FPGA作为核心控制器，不同于以往的基于ARM的数据采集。就是利用了FPGA对于多通道数据采集的强大优势。这样是整个系统非常具有针对性和普适性。

本系统是将获取的多种环境数据在中移物联网这个免费的云平上进行展示，由于ONENET云平台是一个免费的开发平台，这样就降低了项目的开发成本。而且在此平台上的数据具有实时性及开放性的特点，使得监管人员能够随时随地的对被监测区域的环境进行有效查看与分析。这种将终端数据上传至云平台进行数据查看的方式，很符合社会现在环境监测系统越来越自动化的发展趋势。

参考文献：

[1]夏宇闻.Verilog数字系统设计教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.

[2]王建中，杨璐.高速实时系统数据采集与传输[J].计算机科学，2016，43（S2）：604-606.

[3]丁飞，吴飞，艾成万，等.基于OneNET平台的环境监测系统设计与实现[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2018，38（04）：24-29.

[4]尤琦涵，陈兆仕，张沁.OneNET云平台Wi-Fi远程控制的智能教室系统[J].单片机与嵌入式系统应用，2017，17（10）：69-73.

[5]林倩.DHT11数字温湿度传感器通信协议的IO模拟[J].信息通信，2017（01）：206-207.

[6]易志强，韩宾，江虹，等.基于FPGA的多通道同步实时高速数据采集系统设计[J].电子技术用，2019，45（06）：70-74.

作者简介：张金（1995— ），女，汉族，陕西渭南人，硕士，研究方向：现代传感与信息处理;王文清（1995— ），男，汉族，云南曲靖人，硕士，研究方向：现代传感与信息处理。

桥梁结构系统管理论文范文第5篇

1 进行桥梁检测与评估的意义

桥梁的建设是一项重大的工程建筑, 耗时、耗材也耗资, 如何在桥梁的使用中加强检测和维护, 延长桥梁的使用寿命, 是目前检测工作的重要内容。通过全面、细致、深入的现场检测, 了解和掌握桥梁的使用状况、缺陷及损伤情况, 并且通过一定的手段明确缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势等情况及数据的搜集, 以便查找缺陷及损伤产生的部位及原因, 同时进一步明确分析、评价缺陷及损伤对桥梁使用性能和承载力的影响程度预测, 这个过程的工作主要是为桥梁维护、加固工作提供及时、科学、准确的数据资料。

另外, 通过对桥梁的全面检测, 可以准确地、系统地收集桥梁使用过程中的技术数据, 作为桥梁档案的重要内容, 充实桥梁数据库、加强桥梁科学管理提供必要的理论和数据支持;另外采取科学合理的检测方法, 在重要位置和重要时间段布设长期监测设备的方式和方法, 保证桥梁健康监测系统的建立, 确保桥梁长期安全运营, 在保证行车质量的情况下发挥其最佳经济效益和社会效益并延长其使用寿命。

2 桥梁的检测依据

对桥梁的检测工作, 我国政府非常重视, 相关部委都颁发了检测的标准和规范, 就是这些标准和规范, 为我们的桥梁检测工作提供了重要的依据。比如《公路工程技术标准》 (JTGB01-2003) 、《大跨径混凝土桥梁的试验方法》 (试行) 、《公路桥涵养护技术规范》 (JTG H11-2004) 、《公路旧桥承载力鉴定方法 (试行) 桥梁设计准则》 (CJJ11-93) 、《公路工程质量鉴定办法》交公路发446号、《公路养护技术规范) (JTJ73-96) 、《城市桥梁养护技术规范》 (CJJ-99-2003) 、《城市桥梁设计荷载标准》 (C J J 7 7-9 8) JTJ073等。

3 检测内容

(1) 桥梁外观检测的内容, 属于一般检测, 主要是日常的检测, 依据交通部《公路桥梁定期检查技术》的相关内容, 对桥梁进行外观病害检查打分, 以期了解和掌握桥梁结构的外观损坏状况, 根据桥梁损坏状况打分、评定类别, 方便进一步科学的维修。对桥梁进行外观检查主要内容见下表, 检查方法主要是现场人工检测。重点检查桥梁各部位的裂缝和破损情况。

3.1 桥梁结构检测

除了日常的外观一般性检测, 还要定期对桥梁技术状况做进一步的技术检测, 这种检测需要由专业技术人员使用专门检测仪器设备来实施完成, 检测的要求是应用无破损检测手段对桥梁进行全面测强和探伤等内容的检测, 并详细记录数据, 通过检测后确定损毁部位和损毁程度, 正确评估损坏将要造成的后果, 评定桥梁的耐久性和承载能力, 科学计算和预测潜在缺陷可能给桥梁结构带来的危险程度, 同时确定维修工程的实施方案。进行特殊检测的内容包括以下几方面:当无法确定桥梁病害原因和承载能力时需要特殊检测;对已经发现病害, 准备加固维修的桥梁维修前, 需要进行技术检测, 以便获得技术数据;自然灾害过后要对桥梁碱性技术检测, 以评估损害程度;需要评定桥梁结构实际工作状况时, 需要进行技术检测。桥梁的结构检测包含三部分内容, 桥梁外观破损检查、桥梁结构和材料检测以及桥梁荷载试验[1]。

4 桥梁检测的程序及内容

对桥梁的检测要全面了解和判断桥梁的实际工作状况, 由表及里、由浅入深地进行, 对桥梁检测工作一般分三步进行, 首先是准备阶段, 进行收集资料、现场勘察以及编制桥梁检测方案的准备工作阶段;其次是进行外业检测阶段, 进行设备安装、测量、采集数据;最后分析报告阶段, 整理分析外业采集的数据, 并编写桥检报告[2]。桥梁试验检测工作流程图 (图1) 。

5 检测混凝土桥梁

荷载试验主要是针对混凝土桥梁来说。混凝土桥梁在以下情况需进行荷载试验:首先对于新建大跨度混凝土桥, 特别是建设中采用了新结构、新材料和新工艺的桥跨结构, 需要及时进行荷载试验;其次是有特种车辆的新旧桥梁, 为检测使用情况而按实际轮位和轴重进行模拟荷载试验的特殊检测;再一个是对修复、改建或加固的旧桥进行荷载检测, 其检测目的是为验证工程效果;最后是对于年久失修, 而且设计和施工技术数据已经不存在的旧桥, 需进行荷载试验[3]。

5.1 荷载试验分

为静载试验和动力试验两类, 主要是按所加荷载性质划分;同时按加载数量与标准设计荷载的比值来划分:可分为基本荷载试验、重荷载试验和轻荷载试验三种。

5.2 做好荷载试验的准备工作

准备试验前, 要求尽可能的收集设计与施工资料, 这个数据资料对于鉴别桥梁的变化情况以及确定试验荷载、布置测点等工作一样重大, 这是原始数据, 是和测试数据进行对比分析的基准数。可从设计单位那里索取设计数据, 也可以从施工索取施工数据, 特别重要的是混凝土的强度增长、弹模、荷载试验时混凝土的龄期等数据资料。做好实桥调查工作, 摸清桥址处的供电和交通情况, 用图标明病害位置和病害程度;当地的气象情况, 有无试验所需的标准车辆等第一手资料。

5.3 桥梁的静载试验

对混凝土桥梁所进行的静载试验, 需进行测试的内容包括以下几方面。

(1) 结构的竖向挠度、侧向挠度和扭转变形。 (2) 记录控制截面的应力分布, 并取得最大值和偏载特性。 (3) 支座的伸缩、转角, 支座的沉降。 (4) 仔细观察是否已出现裂缝。 (5) 细观察卸载后的残余变形。 (6) 墩顶位移及转角。

5.4 桥梁的动力试验

对桥梁进行结构动力试验目的是判断桥梁结构运营状况, 测试桥梁承载特性。桥梁的动力试验, 主要是围绕冲击系数进行测试, 包括测定桥跨结构在车辆荷载下的强迫振动特性;测定桥跨结构的自振特性。首先使桥梁结构产生振动, 来进行桥跨结构的动力试验, 通过仪器记录下结构的振动时程曲线, 再通过快速傅立叶转换, 分析出结构的各项振动特性。

重视桥梁检测, 提高桥梁管理水平, 掌握试验数据处理和分析方法, 了解桥梁检测的工作程序、检测项目及检测方法, 对于提高桥梁的安全使用有着重要的意义。

摘要：目前, 对桥梁的检测, 判定桥梁结构状况, 主要是通过人工目测检查、手工记录打分, 检测结果不够科学。但有些桥梁的检测就要准确判断桥梁实际工作状况, 尤其是一些出现问题的桥梁, 检测数据为桥梁加固或大修提供依据, 需要进行深一步的桥梁结构材料的检测和荷载试验。重视桥梁检测, 提高桥梁管理水平, 掌握试验数据处理和分析方法, 了解桥梁检测的工作程序、检测项目及检测方法, 对于提高桥梁的安全使用有着重要的意义。

关键词：桥梁检测,桥梁结构,日常检查

参考文献

[1] 张耀宏.桥梁用长期监视装置的开发[J].国外桥梁, 2004 (3) .

[2] 光纤传感器在桥梁监测中的应用[J].国外桥梁, 2004 (4) .

桥梁结构系统管理论文范文第6篇

摘要：随着机器人技术的进步和发展，各种类型的机器人相继出现在大众的眼前，对实用性的搬运小车的机械结构进行设计，能够在工作中，减轻工人的工作量，并提升工作效率，本文主要阐述了一种搬运小车机械结构设计，从设计要求及参数、设计夹持机构、间距调整机构、气压系统的设计、选择和传递夹持器动力等方面阐述了，并进一步分析了搬运小车的运动控制，供相关人员参考。

关键词：搬运小车;机械结构;控制系统

1搬运小车机械结构设计

1.1设计要求及参数

考虑到具体的工作环境和设备的承载能力，对升运机构提出如下设计要求：

（1）最大升起高度≥1800mm，最小回落高度≤500mm。

（2）平台承载≥130kg，设备自重≤100kg。

（3）在剪叉机构起升过程中，推杆与剪叉臂之间不发生干涉。

（4）推杆与剪叉臂的连接位置应满足推杆行程要求。

1.2设计夹持机构

该设计选择辊轮机构作为夹持机构，设计原则为调整夹持臂圆柱截面，使之变为直角梯形，两侧斜边则以钝角 V 形槽形式存在，确保轮胎接触性能良好，以免出现损伤情况。将辅助轮设置在夹持臂末端，作为支承存在，从而使夹持臂具备较好的刚度和负载性能，当许用挠度相同时，使夹持臂的许用承载力得到提高。执行夹持操作时，两侧坡面双向夹持力会对轮胎产生影响，沿铅垂方向上移。蜗轮联动夹持臂需要完成直角回转操作，确保在各规格轮胎中的适用性[1]。蜗轮传动比具备很大范围，无论是传动精度，还是效率都非常高，而且使用周期长。青铜蜗轮具备很好的减磨性及抗胶合能力。调制钢蜗杆，对其进行磨削和抛光操作，使其具备极强的承载性能，提升许用相对滑动速度。对青铜蜗轮进行单独铸造，应用螺旋在 45 钢支撑臂上对其进行安装。将轿车重力假定为 G，每个轮胎承受的负载为轿车重力的 1/4，用两支支撑臂对各轮胎进行支撑，故而支撑臂各自对铅锤分力 F1进行克服，该背景下各轮胎承受的负载相当于铅垂分力的两倍。

假定车轮与支撑臂接触点及辅助轮的距离，以及支撑臂两个支撑点间距。杆件最大应力往往产生在 F1受力点部位。以圆柱方式处理支撑臂截面，对支撑臂最大剪力、圆柱截面杆件惯性矩、负载背景下支撑臂的挠度等指标进行计算，倘若计算结果与杆件许用挠度相符合[2]，表明支撑臂的刚度满足系统设计及使用要求。

1.3间距调整机构

通过间距调整机构设置，对前后小车间距进行调整。电机依托锥齿轮实现丝杠和螺母相对运动，继而对连杆相互位置关系进行调整，使光杠和丝杠间距发生改变，对小车前后间距进行调整[3]。将铰链构造平行四边形设置在连杆上，使车身和连杆机构中轴线保持重合，以免因车身无法固定，出现前后机构偏离情况，使机构具备较好的稳定性和协调性。

1.4气压系统的设计

气压系统是整个搬运小车的原动力，气压通过气缸作用在各个机械部件上，从而驱动各部件动作。考虑到在实际应用中，搬运小车不仅要能够大范围地回转和伸缩，也要具备手腕和手部的精细作业能力，而这两种运动形式所要求的气压在量级上是有明显区别的[4]。为了满足这一应用需求，本文采用了双气缸设计方案，分别设置了一个大气缸和一个小气缸，其中大气缸主要完成大范围的驱动任务，例如大回转、重物提升和下放等等，小气缸则主要用于精细动作的控制，例如方向的调整，物体的夹持和放开等等。双气缸的设计避免了气压系统被频繁地进行大范围调整。

1.5选择和传递夹持器动力

因轿车重量产生的负载由夹持器承担，以蜗轮蜗杆和齿轮系为载体，传至伺服电机，并对驱动所需功率予以估计。具体操作过程中，缩小传动比，优选包含减速器的伺服电机，得出较高输出扭矩。如果单级减速传动比在 2 以上，会使低速齿轮齿顶圆超过 Φ100mm，则无法满足底盘高度限制。故而选用二级齿轮传动方式。当齿轮啮合效率、轴承传动效率、联轴器效率等指标已知时，得出二级齿轮传动效率，预估传动比，并以等接触强度为依托，对高、低速级齿轮传动比予以分配[5]。确定齿数之后，对低速级小齿轮分度圆进行计算，保证其强度。齿轮齿顶圆要比轿车底盘高度小，结合材料性能，对齿轮系的弯曲疲劳强度和齿根强度进行验算，并对夹持器上蜗轮蜗杆的使用寿命具备清晰的认识。该过程中，也要借助花键对扭矩进行传递，从而满足动力系统强度要求。

2搬运小车的运动控制

2.1控制要求

搬运小车对物体的搬运，不仅要求完成位置的移动，还要具备物体位置的自动检测和跟踪，对于流水作业，还要具有精确的计数功能，并实时显示已完成的搬运数量。为了适应多种应用场合，还要求系统能够切换自动和手动两种模式。控制系统要求具有较高的控制精度、较高的可靠性和较高的灵敏度，通过编程实现不同的动作组合。

2.2 硬件设计

根据本系统的机械结构设计，其控制系统采用了主流的 PLC 控制技术，由于 PLC 模块的 I/O 口资源是有限的，因此要做好使用规划。本系统采用了17 个 I/O 口作为输入，包括 6 个控制信号、8 个限制信号、1 个压力信号和 2 个位置信号;输出 I/O 口共规划了 13 个，其中指标信号 4 个、计数信号 1 个、执行信号 8 个。为了满足上述规划，在 PLC 选型时应注意采用资源足够的产品，例如比较常用的欧姆龙CPMIA 系列。但值得注意的是，PLC 的选型并不是越贵越好，如果资源过多反而造成浪费，因此要根据应用需求和控制的具体要求来恰当地进行产品选型。

2.3 控制逻辑

搬运小车的所有运动都是通过电磁阀作为执行机构的，每一种运动方式都有一个相应的电磁阀，例如上升、下降、左移、右移、左旋、右旋、夹持、松开等等。PLC 通过指令向特定的电磁阀发送控制信号，相应的电磁阀按照指令执行，在多个控制指令的时序协调控制下，即可实现搬运小车灵活多样的运动控制。搬运小车的控制分为手动和自动两种模式，其中自动模式主要用在自动化流水线中，以固定的動作组合进行重复执行，即可源源不断地完成物体的搬运。搬运模式则用于应对一些临时的搬运工作，可以通过手动输入不同的指令，实现对搬运小车的任意动作操控。

3总结

综上所述，在设计搬运小车机械结构时，一定要注意对机械结构细节的控制和设计，为了更好的促进搬运小车机械结构的设计，还阐述分析了搬运小车的运动控制，在设计的时候，需要将升起回落高度进行控制，如最大升起高度≥1800mm，最小回落高度≤500mm;平台承载≥130kg，设备自重≤100kg;在剪叉机构起升过程中，推杆与剪叉臂之间不发生干涉;推杆与剪叉臂的连接位置应满足推杆行程要求等，满足这些要求之后，搬运小车的机械结构才能进行下一步的设计。

参考文献

[1]田会方，陈培，刘丽君，余江江.六自由度压力气瓶搬运搬运小车臂的设计与分析[J].机械设计与制造，2019，{4}（07）：234-236.

[2]王霞，彭贺.立体车库自动搬运小车机械结构及控制系统设计[J].中国设备工程，2018，{4}（23）：169-170.

[3]刘夏.基点式全方位搬运装置机械结构设计与定位系统研究[J].机械研究与应用，2018，31（04）：118-120.

[4]龙创平，陈豪.气动搬运搬运小车机械结构设计及分析[J].中国设备工程，2018，{4}（01）：133-134.

[5]赵新虎. 自动化药房搬运机器人的设计与研究[D].华北理工大学，2018.