道路橋梁專業論文開題報告

時間：2022-12-03 17:53:47 開題報告我要投稿

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道路橋梁專業論文開題報告范文

　　論文題目：拖曳式橋梁底部探測小車設計開題報告

道路橋梁專業論文開題報告范文

　　1 課題介紹

　　隨著公路交通的發展,公路橋梁的數量也迅速增加,一方面給經濟發展創造了良好的運輸條件,另一方面,隨著時間的推移橋梁“老齡”化問題已擺在人們的面前,由于橋梁隱患所帶來的交通事故,往往是車毀人亡的惡性事故,因而對橋梁進行定期檢修、壽命及承載能力的預測研究自然成了一個很重要的課題。而我國經濟和交通建設的飛速發展,橋梁維護單位對橋梁檢測車的需求也在迅速增加。橋梁檢測作業車就是為了適應社會的發展和科學的進步,適應當今市場經濟和新形勢的新要求而研制的。橋梁檢測作業車不僅可以對橋梁損壞時進行快速修復,保證道路橋梁長期使用過程中的安全可靠,還可以鋪設橋梁底部的電力、通訊電纜等設施,同時,也有定期維護和檢修的功能。橋梁檢測車是用于橋梁檢測維護的專用大型設備,由二類汽車底盤加裝專用工作裝置和控制系統組成。為橋梁檢測人員在檢測過程中提供作業平臺的專用汽車。將作業平臺裝備在汽車底盤上,可以隨時移動位置能安全、快速、高效地讓作業人員進入作業位置。由于橋梁檢車作業車的方便和高效,目前已成為國外經濟發達城市橋梁維護的標配設備。未來10年內,我國公路及橋梁建設仍將保持較快的發展速度,在我國,橋梁檢測維修車尚處于研發初級階段,基本上以引進為主,所以預計我國今后大型橋梁檢測車等在內的道路養護檢測機械車將具有十分廣闊的市場。因此,橋梁檢測車的研究與開發工作具有十分重要的意義。

　　2 課題研究的意義

　　2.1 發展拖曳式橋梁底部探測小車設計的意義

　　橋梁作為交通運輸重要樞紐有著不可替代的作用。因此、橋梁健康診斷技術已經成為了重要的研究領域。由于大多數橋梁的缺陷主要產生在橋梁底部，傳統的橋梁地面缺陷檢測方式是通過大型橋梁檢測車機械臂將檢測人員輸送到橋梁底部進行人工檢測，這種檢測方法存在著很多缺點，例如：檢測質量，檢測效率都難以保證，還有人身安全的隱患。而拖拽式橋梁底部探測小車的設計，是配合拖拽式橋梁底部探測系統，配以視頻跟蹤和圖像檢測對人員不易到達的橋梁底部進行檢測，讓檢測人員在橋上進行操控的。有望解決人工檢測的傳統方式的缺點，使橋梁檢測變得更為簡單，方便。

　　2.2橋梁底部探測在檢測上應用的意義

　　橋梁是交通的樞紐，是關系到社會經濟發展的命脈。但橋梁結構在長期使用中難免會發生各種各樣的損傷，造成橋梁結構抗力衰減和安全隱患。我國橋梁中的40%屬于 “老齡”橋梁，急需檢測及維修。其中，混凝土橋梁占比例居多。裂縫是混凝土橋梁中最主要也是最普遍的病害表現，對其檢測可以有效評估橋梁病害狀況及其影響，是橋梁檢測的重要內容。由于橋梁早期破壞造成的災難不斷發生，對橋梁結構進行經常性的檢查和健康診斷已收到了廣泛重視，并已成為國內外學術界的研究熱點之一。由于橋梁結構具有特殊性，絕大多數的結構裂縫產生在橋梁底部，同時由于橋梁結構形式的復雜性，橋梁結構裂紋檢測問題也日趨困難。當前國內外對于橋梁底部缺陷的診斷方法，普遍采用人工定期檢測的方法。具體實現是利用橋梁檢測車將檢測人員送到橋梁的底部，然后通過伸臂機構沿著橋底運動輸送檢測人員到達指定的地方，利用肉眼或者檢測工具進行缺陷檢測。這種方法存在的不足之處有：設備龐大，價格昂貴，靈活性差;人工檢測，勞動強度大，存在安全隱患;檢測效率低，結果具有一定的主觀性;結構迥異的橋梁導致設備不易到達的地方難以檢測，復雜結構橋梁無法檢測。特別是近十幾年來橋梁向著大跨度、寬橋面、公鐵兩用等方向發展，如廣州的丫髻沙大橋主跨達到360米，橋寬32.4米;開始修建的武漢天興洲公鐵兩用長江大橋，全長4657米，公路橋面全寬27米，鐵路橋寬16-8米;正在加緊前期工作的港珠澳大橋全長預計30公里等【”，橋梁結構正變得寬、長、大、復雜，對橋梁結構裂縫的檢測手段要求就越來越高，檢測難的問題更加突出，大跨度橋梁健康診斷技術已經成為一個亟待探索的研究領域。因此，對橋梁的結構損傷采取有效手段進行監測、預測和控制，對確保交通樞紐的安全和正常運行是十分重要的。

　　3 國內橋梁底部探測技術的研究進展與主要成果

　　3.1 國內外橋梁底部探測技術的研究進展

　　橋梁工程中無損檢測技術的形成和發展與混凝土無損檢測技術的發展密切相關。早在20世紀30年代初,人們就已開始探索和研究混凝土無損檢測方法,并獲得迅速發展。1930年首先出現了表面壓痕法;1935年格里姆 (G. Grimet)、艾德 (J. M. Ide)用共振法測量混凝土的彈性模量;1949年加拿大的萊斯利 (Leslie)和奇斯曼 (Cheesman)、英國的瓊斯 (R.Jones)等運用超聲脈沖法獲得成功,這些研究為混凝土無損檢測技術奠定了基礎。隨后,許多國家也相繼開展了這方面的研究,并取得了豐碩的研究成果,從而形成了一個較為完整的混凝土無損檢測體系。橋梁無損檢測技術正是在此基礎上發展而形成的,并在實際工程應用中得到了快速發展。20世紀80年代以來,這方面的研究工作方興未艾,尤其值得注意的是，隨著科學技術的發展,無損檢測技術突破了原有的范疇,出現了許多新的測試方法,例如微波吸收、雷達掃描、紅外熱譜以及脈沖回波等新技術。隨著無損檢測技術的日臻成熟,許多國家開始了這類檢測方法的標準工作,如美國的ASTM、英國的BSI均頒布了有關標準,這些工作對無損檢測技術的工程應用起到了良好的促進作用。進入20世紀90年代,隨著現代傳感與通信技術的發展,無損檢測技術更是出現了前所未有的發展勢態,先后涌現出一大批新的檢測方法和檢測手段,使無損檢測技術向著智能化、快速化、系統化的方向發展。

　　3.2 橋梁無損檢測技術的研究現狀

　　傳統的橋梁檢測方法主要依賴于動靜載試驗和檢測人員的現場目檢,輔以混凝土硬度實驗、超聲波探測、腐蝕作用實驗等多種檢測手段。觀察法是橋梁檢測中最古老的方法,主要依賴于專家的感性和定性的經驗分析,常會因為專家的主觀意愿而有失客觀,不能完全正確評判結構的損傷狀況。靜載試驗是一種經常被采用的橋梁檢測方法,由試驗測得的撓度和應變,輔以檢測人員的現場目測,來綜合評判橋梁的現時狀況。裂紋的探測是橋梁檢測中一個重要的方面，常用的方法有:液體滲透、磁分子、渦流儀、超聲波和聲發射等。探測鋼橋體積缺陷一般用X射線攝像法,檢測混凝土橋的總體技術是荷載試驗和模態分析,其局部檢測技術有超聲波、沖擊反射、磁電阻抗、銹蝕勢能、遠紅外熱像、地面滲透雷達、X射線攝像和聲發射等。

　　3.3 機械臂的定義和工作領域

　　機械手臂(robotic arm)是具有模仿人類手臂功能并可完成各種作業的自動控制設備，這種機器人系統有多關節連結并節允許在平面或三度空間進行運動或使用線性位移移動。構造上由機械主體、控制器、伺服機構和感應器所組成，并由程式根據作業需求設定其一定的指定動作。機器人的運作由電動機驅動移動一只手臂，張開或關閉一個夾子的動作，并精確的回饋至可編程邏輯的控制器。[1][2] 這種自動裝置機械以完成“腕部以及手部”的動作為主要素求。機械手臂是目前在機械人技術領域中得到最廣泛實際應用的自動化機械裝置，在工業制造、醫學治療、娛樂服務、軍事、半導體制造以及太空探索等領域都能見到它的身影。盡管它們的形態各有不同，但它們都有一個共同的特點，就是能夠接受指令，精確地定位到三維(或二維)空間上的某一點進行作業。

　　3.4 機械臂的應用與發展

　　機械手臂在產業自動化的應用已經相當廣泛，因為各個國家產業分布的不同，以及各產業對于機械手臂的需求量也有差異。主要是使用于人工無法進行或者會耗費較多時間來做的工作，機械手臂在精度與耐用性上可以減少許人為的不可預知問題。自從第一臺產業用機器人發明以來，機械手臂的應用也從原本的汽車工業、模具制造、電子制程等相關產業，更拓展到農業、醫療、服務業…等等。

　　多軸機械手臂研發方面，多軸式機械手臂廣泛應用于汽車制造商、汽車零組件與電子相關產業。機械手臂可以提升產品技術與品質，而這些初期工作大多可以借由機械手臂來完成。機械手臂的精準、零誤差，對于產品的品質掌握自然擁有其優勢，減少品管所花費的時間與人力。工業應用上，以裝配、加工、熔接、切削、加壓、貨物搬運、檢測…等，全球目前產業使用量是以汽車、汽車零組件、化工、橡膠和塑料等最大。

　　現在，機械臂的應用已越來越多元化，依據國際機器人協會(IFR)的統計，至2007年底機械手臂除了工業以外，最多應用于救援、保全與野地(田野、牧場等)，近年來，各先進國家為了提升臺機器人的技術水平，都會推廣機器人產業與創立相關聯盟，并且特別針對工業以外的領域進行推廣，例如：醫療、服務、生活方面…等。以醫療為例，有許多大型醫學中心使用以手動操控方式之機械手臂，結合顯微影像顯示系統所結合的手術型機器人。機械手臂的研發也朝向節省人力、減少人類暴露在危險的工作環境、甚至進行更加精密的工作或是輔助操作。機械手臂的技術發展都是為了讓人類在工作與生活中更加便利。

　　4 課題研究的內容

　　橋梁底部需要定期進行檢測。目前采用人工方式檢測，檢測人員存在一定的危險性，檢測設備也偏于笨重。本設計計劃開發一套遙控自動檢測設備，其檢測小車載有自動機械機構。可根據操作平臺信號，控制小車上的執行機構，實現對橋梁底部某位置梁截面的詳細檢測。先擬定設備功能，物料參數。再制定工藝工序，選定工作原理，完成結構設計。

　　5 創新點及難點分析

　　5.1 水煤漿燃燒過程的數值模擬

　　目前，鍋爐爐膛內的數值模擬主要是集中在燃煤鍋爐上，對于燃水煤漿鍋爐的數值模擬還鮮見報道。另外，在鍋爐爐膛內的數值模擬中，由于方程數目較多，易發散，一般的計算都會引入較明顯的偽擴散，給流場的模擬帶來了很大的困難。因而，本文在查閱相關的國內外文獻的基礎上，采用FLUENT軟件對鍋爐進行三維建模完成爐內水煤漿的燃燒過程的數值模擬，這將具有較大的難度。

　　5.2 水煤漿燃料適應性的確定

　　水煤漿在鍋爐內的燃燒是一個復雜的物理、化學過程。由于制備、運輸和經濟性等諸多因素的制約，實際燃用的水煤漿往往與設計燃料不同。我要分別對鍋爐滿負荷工況下大同、京西、新東方三種水煤漿燃料的爐內燃燒過程進行研究，通過分析爐內溫度場、氣相組分濃度場分布、顆粒運動軌跡、揮發份析出和焦炭燃燼分布以及鍋爐效率等，確定鍋爐的最適應水煤漿燃料。

　　5.3 鍋爐負荷可調節性的確定

　　要滿足實際供暖需求，最大限度地節約能源，這些都是本課題難點。解決方法是通過比較分析工業采暖鍋爐在燃用最適用水煤漿燃料時，不同負荷下爐內燃燒過程、爐內最高溫度、爐膛平均出口溫度、水煤漿的燃燒效率和鍋爐效率等，確定不同采暖時期的最佳鍋爐負荷。

　　6 工作進度

　　1月6日-2月23日：實習，查資料，寫開題報告，翻譯

　　2月24日-3月3日：完成開題報告和翻譯

　　3月4日-3月14日：方案確定

　　3月15日-4月11日：總體設計，計算，出總裝圖

　　4月12日-5月2日：出零件圖，寫說明書

　　5月3日-5月31日：收集資料，撰寫論文，準備答辯

　　6月1日-6月13日：答辯

　　參考文獻

　　[1] 曲東升, 田國禎, 劉彥武, 等. 變體衍架伸縮臂柔體動力學仿真[J]. 機械設計與制造, 2010 (5): 111-112.