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港工设施系船柱是将船舶系缆力传递至码头结构的关键设施。受船舶大型化、船舶不规范系泊、异常风浪流作用等多因素影响，系船柱的受力状态异常复杂。多因素耦合作用下，一旦系船柱系缆力超出设计值，不仅会导致系船柱自身结构损伤，还会带来码头结构破坏的严重后果。复杂系泊条件下系船柱结构安全监测成为码头运行过程中亟需解决的重大安全问题。
现有技术主要通过对系缆力的监测，实现对系船柱结构安全的在线评估。然而通过研究发现，系缆力值仅是一个非常浅表的结构安全控制指标，同样的系缆力值，在系缆角度、系缆方向、系缆位置等因素影响下，对系船柱结构的安全影响大相径庭，直接监测系缆力来评估系船柱结构安全并不是非常有效。
在宁波市交通运输科技项目的支持下，提出了利用系船柱结构表面应变反演标准条件系缆力的系船柱结构安全监测方法，并重点从反演模型、监测方法与现场试验等多方面进行了研究，本文的主要研究内容如下：
(1)分析了系船柱结构的结构特点与受力特性，并依据《系船柱构件通用设计编制说明》等相关规范，确定系船柱标准系缆条件。
(2)建立了系缆力作用下的系船柱结构受力分析模型，推导了系船柱表面应变计算公式，并结合标准系缆条件，建立了基于系船柱表面两点应变的标准系缆力反演模型。以1500kN单面挡檐铸钢系船柱为概化研究对象，建立了系船柱有限元分模型，仿真分析了系缆力作用下的系船柱受力特性，验证并优化了系船柱表面应变计算公式和标准系缆力反演模型，根据有限元计算的测点应变反演标准系缆力，以最大应变作为评判依据，结果表明：反演最大应变与有限元计算结果最大误差7.704*10-6，误差比4.6%，证明标准系缆力下系船柱结构受力状态与反演前一致，反演模型准确。
(3)根据系船柱受力特性和现场作业特点，提出了系船柱根部五点应变测量方案，设计并优化了基于光纤光栅传感技术的系船柱结构受力状态监测方法。针对系船柱的数量及码头结构特点，提出了光纤应变传感器的组网方式及光纤链路的布置形式，构建了集数据采集、分析、存储、预警为一体的系船柱集群监测系统。
(4)开展了大榭招商国际码头典型系船柱现场试验，验证并优化了系船柱结构监测施工工艺，连续记录了不同系缆条件下的系缆数据，进行了标准系缆力和最大应变的实时反演，反演最大应变与实测结果相比最大误差11.01*10-6，误差比8.39%，考虑到传感器数量有限，无法保证每次都能测到最大应变，反演精度满足要求，证明标准系缆力下系船柱受力状态与反演前一致，反演模型准确可靠，将反演结果代入系船柱分级预警机制，即可实现系船柱安全评估，表明本文提出的监测方法能够实现长期、可靠、准确的系船柱结构安全监测，且不影响正常系缆工作，不改变系船柱原先结构，适合在已建码头上推广。
现有技术主要通过对系缆力的监测，实现对系船柱结构安全的在线评估。然而通过研究发现，系缆力值仅是一个非常浅表的结构安全控制指标，同样的系缆力值，在系缆角度、系缆方向、系缆位置等因素影响下，对系船柱结构的安全影响大相径庭，直接监测系缆力来评估系船柱结构安全并不是非常有效。
在宁波市交通运输科技项目的支持下，提出了利用系船柱结构表面应变反演标准条件系缆力的系船柱结构安全监测方法，并重点从反演模型、监测方法与现场试验等多方面进行了研究，本文的主要研究内容如下：
(1)分析了系船柱结构的结构特点与受力特性，并依据《系船柱构件通用设计编制说明》等相关规范，确定系船柱标准系缆条件。
(2)建立了系缆力作用下的系船柱结构受力分析模型，推导了系船柱表面应变计算公式，并结合标准系缆条件，建立了基于系船柱表面两点应变的标准系缆力反演模型。以1500kN单面挡檐铸钢系船柱为概化研究对象，建立了系船柱有限元分模型，仿真分析了系缆力作用下的系船柱受力特性，验证并优化了系船柱表面应变计算公式和标准系缆力反演模型，根据有限元计算的测点应变反演标准系缆力，以最大应变作为评判依据，结果表明：反演最大应变与有限元计算结果最大误差7.704*10-6，误差比4.6%，证明标准系缆力下系船柱结构受力状态与反演前一致，反演模型准确。
(3)根据系船柱受力特性和现场作业特点，提出了系船柱根部五点应变测量方案，设计并优化了基于光纤光栅传感技术的系船柱结构受力状态监测方法。针对系船柱的数量及码头结构特点，提出了光纤应变传感器的组网方式及光纤链路的布置形式，构建了集数据采集、分析、存储、预警为一体的系船柱集群监测系统。
(4)开展了大榭招商国际码头典型系船柱现场试验，验证并优化了系船柱结构监测施工工艺，连续记录了不同系缆条件下的系缆数据，进行了标准系缆力和最大应变的实时反演，反演最大应变与实测结果相比最大误差11.01*10-6，误差比8.39%，考虑到传感器数量有限，无法保证每次都能测到最大应变，反演精度满足要求，证明标准系缆力下系船柱受力状态与反演前一致，反演模型准确可靠，将反演结果代入系船柱分级预警机制，即可实现系船柱安全评估，表明本文提出的监测方法能够实现长期、可靠、准确的系船柱结构安全监测，且不影响正常系缆工作，不改变系船柱原先结构，适合在已建码头上推广。