道路桥梁专业论文开题报告范文

　论文题目：拖曳式桥梁底部探测小车设计开题报告

1 课题介绍

随着公路交通的发展,公路桥梁的数量也迅速增加,一方面给经济发展创造了良好的运输条件,另一方面,随着时间的推移桥梁“老龄”化问题已摆在人们的面前,由于桥梁隐患所带来的交通事故,往往是车毁人亡的恶性事故,因而对桥梁进行定期检修、寿命及承载能力的预测研究自然成了一个很重要的课题。 而我国经济和交通建设的飞速发展,桥梁维护单位对桥梁检测车的需求也在迅速增加。桥梁检测作业车就是为了适应社会的发展和科学的进步,适应当今市场经济和新形势的新要求而研制的。桥梁检测作业车不仅可以对桥梁损坏时进行快速修复,保证道路桥梁长期使用过程中的安全可靠,还可以铺设桥梁底部的电力、通讯电缆等设施,同时,也有定期维护和检修的功能。 桥梁检测车是用于桥梁检测维护的专用大型设备,由二类汽车底盘加装专用工作装置和控制系统组成。为桥梁检测人员在检测过程中提供作业平台的专用汽车。将作业平台装备在汽车底盘上,可以随时移动位置能安全、快速、高效地让作业人员进入作业位置。由于桥梁检车作业车的方便和高效,目前已成为国外经济发达城市桥梁维护的标配设备。 未来10年内,我国公路及桥梁建设仍将保持较快的发展速度,在我国,桥梁检测维修车尚处于研发初级阶段,基本上以引进为主,所以预计我国今后大型桥梁检测车等在内的道路养护检测机械车将具有十分广阔的市场。 因此,桥梁检测车的研究与开发工作具有十分重要的意义。

2 课题研究的意义

2.1 发展拖曳式桥梁底部探测小车设计的意义

桥梁作为交通运输重要枢纽有着不可替代的作用。因此、桥梁健康诊断技术已经成为了重要的研究领域。由于大多数桥梁的缺陷主要产生在桥梁底部，传统的桥梁地面缺陷检测方式是通过大型桥梁检测车机械臂将检测人员输送到桥梁底部进行人工检测，这种检测方法存在着很多缺点，例如：检测质量，检测效率都难以保证，还有人身安全的隐患。而拖拽式桥梁底部探测小车的设计，是配合拖拽式桥梁底部探测系统，配以视频跟踪和图像检测对人员不易到达的桥梁底部进行检测，让检测人员在桥上进行操控的。有望解决人工检测的传统方式的缺点，使桥梁检测变得更为简单，方便。

2.2桥梁底部探测在检测上应用的意义

桥梁是交通的枢纽，是关系到社会经济发展的命脉。但桥梁结构在长期使用中难免会发生各种各样的损伤，造成桥梁结构抗力衰减和安全隐患。我国桥梁中的40%属于 “老龄”桥 梁，急需检测及维修。其中，混凝土桥梁 占比例居多。裂缝是混凝土桥梁 中最主要也是最普遍的病害表现 ，对其检测可以有效评估桥梁病害状况及其影响，是桥梁检测的重要内容。由于桥梁早期破坏造成的灾难不断发生，对桥梁结构进行经常性的检查和健康诊断已收到了广泛重视，并已成为国内外学术界的研究热点之一。由于桥梁结构具有特殊性，绝大多数的结构裂缝产生在桥梁底部，同时由于桥梁结构形式的复杂性，桥梁结构裂纹检测问题也日趋困难。当前国内外对于桥梁底部缺陷的诊断方法， 普遍采用人工定期检测的方法。具体实现是利用桥梁检测车将检测人员送到桥梁的底部，然 后通过伸臂机构沿着桥底运动输送检测人员到达指定的地方，利用肉眼或者检测工具进行缺 陷检测。这种方法存在的不足之处有：设备庞大，价格昂贵，灵活性差;人工检测，劳动强 度大，存在安全隐患;检测效率低，结果具有一定的主观性;结构迥异的桥梁导致设备 不易到达的地方难以检测，复杂结构桥梁无法检测。 特别是近十几年来桥梁向着大跨度、宽桥面、公铁两用等方向发展，如广州的丫髻沙大桥主跨达到360米，桥宽32.4米;开始修建的武汉天兴洲公铁两用长江大桥，全长4657米，公路桥面全宽27米，铁路桥宽16-8米;正在加紧前期工作的港珠澳大桥全长预计30公里等【”，桥梁结构正变得宽、长、大、复杂，对桥梁结构裂缝的检测手段要求就越来越高，检测难的问题更加突出，大跨度桥梁健康诊断技术已经成为一个亟待探索的研究领域。因此，对桥梁的结构损伤采取有效手段进行监测、预测和控制，对确保交通枢纽的安全和正常运行是十分重要的。

3 国内桥梁底部探测技术的研究进展与主要成果

3.1 国内外桥梁底部探测技术的研究进展

桥梁工程中无损检测技术的形成和发展与混凝土无损检测技术的发展密切相关。早在20世纪30年代初,人们就已开始探索和研究混凝土无损检测方法,并获得迅速发展。1930年首先出现了表面压痕法;1935年格里姆 (G. Grimet)、艾德 (J. M. Ide)用共振法测量混凝土的弹性模量;1949年加拿大的'莱斯利 (Leslie)和奇斯曼 (Cheesman)、英国的琼斯 (s)等运用超声脉冲法获得成功,这些研究为混凝土无损检测技术奠定了基础。随后,许多国家也相继开展了这方面的研究,并取得了丰硕的研究成果,从而形成了一个较为完整的混凝土无损检测体系。桥梁无损检测技术正是在此基础上发展而形成的,并在实际工程应用中得到了快速发展。20世纪80年代以来,这方面的研究工作方兴未艾,尤其值得注意的是，随着科学技术的发展,无损检测技术突破了原有的范畴,出现了许多新的测试方法,例如微波吸收、雷达扫描、红外热谱以及脉冲回波等新技术。随着无损检测技术的日臻成熟,许多国家开始了这类检测方法的标准工作,如美国的ASTM、英国的BSI均颁布了有关标准,这些工作对无损检测技术的工程应用起到了良好的促进作用。进入20世纪90年代,随着现代传感与通信技术的发展,无损检测技术更是出现了前所未有的发展势态,先后涌现出一大批新的检测方法和检测手段,使无损检测技术向着智能化、快速化、系统化的方向发展。

3.2 桥梁无损检测技术的研究现状

传统的桥梁检测方法主要依赖于动静载试验和检测人员的现场目检,辅以混凝土硬度实验、超声波探测、腐蚀作用实验等多种检测手段。观察法是桥梁检测中最古老的方法,主要依赖于专家的感性和定性的经验分析,常会因为专家的主观意愿而有失客观,不能完全正确评判结构的损伤状况。静载试验是一种经常被采用的桥梁检测方法,由试验测得的挠度和应变,辅以检测人员的现场目测,来综合评判桥梁的现时状况。裂纹的探测是桥梁检测中一个重要的方面，常用的方法有:液体渗透、磁分子、涡流仪、超声波和声发射等。探测钢桥体积缺陷一般用X射线摄像法,检测混凝土桥的总体技术是荷载试验和模态分析,其局部检测技术有超声波、冲击反射、磁电阻抗、锈蚀势能、远红外热像、地面渗透雷达、X射线摄像和声发射等。

3.3 机械臂的定义和工作领域

机械手臂(robotic arm)是具有模仿人类手臂功能并可完成各种作业的自动控制设备，这种机器人系统有多关节连结并节允许在平面或三度空间进行运动或使用线性位移移动。构造上由机械主体、控制器、伺服机构和感应器所组成，并由程式根据作业需求设定其一定的指定动作。机器人的运作由电动机驱动移动一只手臂，张开或关闭一个夹子的动作，并精确的回馈至可编程逻辑的控制器。[1][2] 这种自动装置机械以完成“腕部以及手部”的动作为主要素求。机械手臂是目前在机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。

3.4 机械臂的应用与发展