核密度估计的桥梁结构地震易损性分析

为弥补常用桥梁地震易损性分析方法的不足,提高易损性分析的计算精度,将核密度估计法引入到桥梁结构地震易损性分析中,提出一种核密度估计的桥梁结构地震易损性分析方法(简称KDE法).以某铁路典型4跨高墩刚构-连续梁桥为工程背景,开展了该桥的地震易损性分析.以蒙特卡罗法计算结果为依据,验证了桥梁KDE法的正确性,并将KDE法与常用方法(云图法、极大似然估计法)计算结果进行对比分析.结果表明:桥梁KDE分析法弥补了常用桥梁易损性分析方法的不足,具有良好的稳定性,在满足精度要求的前提下,显著提升了桥梁地震易损性分析的计算效率;云图法的计算精度最低,建议采用KDE法开展桥梁地震易损性分析,建立的易损性曲线可评估桥梁的抗震性能.     

高墩大跨铁路桥梁构件三维地震易损性分析

针对目前桥梁易损性分析方法大多仅适用于一维地震作用下的分析局限性,构建了桥梁危险部位的三维地震损伤指标函数,运用结构可靠度理论和概率统计分析法,推导了三维地震下桥梁损伤破坏发生概率计算理论,建立了三维地震桥梁易损性分析方法.以西部地区某典型铁路刚构-连续梁桥为研究对象,基于云图法的计算结果,验证了三维易损性分析方法的正确性,并建立了桥梁构件全视角极坐标空间易损性云图,全面评估了桥梁构件三维抗震性能.分析结果表明:只进行桥梁结构纵、横向地震易损性分析,已无法真实有效地评估桥梁的实际抗震能力,应开展典型桥梁三维易损性分析.建立的桥梁构件全视角易损性云图可用于评估桥梁的抗震性能,为桥梁三维地震下的抗震设计提供依据.     

基于AFDD的悬索桥模态参数识别

运营状态下模态参数识别是掌握结构在服役期间状况的有效手段,运营期间通过长期监测系统得到的数据量十分庞大,现有频域方法虽然都能较精确地识别到结构模态参数,但是人为干预过多,且主观性强,对密集模态识别效果欠佳,对庞大数据处理费时费力等缺点。为解决此问题,文章以频域分解法为基础,引入尺度空间方法,对奇异值曲线进行尺度空间缩放,进而识别较为密集的模态信息,最终形成具有峰值自动拾取的AFDD法。并以一大跨度悬索桥实测数据为依托,验证了方法的可行性与高效性。     

桥梁健康监测2020年度研究进展

桥梁健康监测系统利用通讯传感设备远程记录运营中的结构持续响应,通过对信号数据的处理分析实现桥梁结构的实时预警与安全评估,从而达到保护结构正常运营、延长结构使用寿命、指导桥梁结构管养与维护决策的目的。桥梁健康监测技术作为桥梁工程领域新兴的分支,已逐渐成为一个热门研究方向。为了促进该领域研究进一步发展,指导健康监测系统在桥梁工程中更高效的应用,对桥梁健康监测系统的信号降噪、信号预警、模态参数识别、有限元模型修正、损伤识别、状态预测与评估等关键技术方法的研究现状进行了详细介绍,并对2020年度内相关研究进展及应用进行了总结与评述,最终发现机器学习方法正越来越广泛地应用到现阶段桥梁健康监测各项关键技术的研究中。     

桥梁动力测试信号的自适应分解与重构

针对桥梁结构动力测试信号噪声水平高、难以分离结构有效信号的特点,在总体平均经验模态分解方法和主成分分析的基础上,建立了自适应分解与重构方法。对经验模态分解结果的模态混叠现象进行深入分析,利用白噪声概率密度函数的均匀性对模态混叠模式一进行了改进,基于相关性分析改进了模态混叠模式二,改进后的分解方法在计算效率和分解精度上均有较大提升;随后对所有分解获得的固有模态函数进行多尺度主成分分析,实现降噪和选择并重构测试信号。分别用模拟信号和实际桥梁测试信号对所提方法的有效性进行了验证。结果表明:改进后的信号自适应分解和重构方法能在降噪的同时,有效地提取桥梁结构信息,可用于实际桥梁结构的动力测试分析中。     

汶川地震动衰减特性及其大跨高墩连续刚构桥的地震响应规律

为分析不同断层距下,汶川地震动对大跨高墩连续刚构桥的作用效应演变规律,收集了全国129个汶川主震地震台站记录。从工程地震学角度,分析了汶川地震动记录强度指标的衰减特性,总结了PGA、PGV和反应谱的衰减规律。以庙子坪大桥主桥为工程背景,构建了两类不同墩高形式的大跨连续刚构桥梁样本组,对两类桥梁自振周期的代表值进行了对比讨论和分析|基于反应谱分析,拟合得到两类桥梁响应谱随断层距变化的峰值响应曲面,讨论了不同断层距,大跨高墩连续刚构桥的响应特点。研究表明,不同断层距的大跨高墩连续刚构桥梁的地震响应具有明显差异,近断层地震响应明显强烈。研究成果可为大跨高墩连续刚构桥的桥墩布置形式和桥址选择提供借鉴和参考。     

列车行驶时桥梁结构损伤预警的时域方法

根据列车行驶时,铁路桥梁结构的损伤状态与列车荷载的相关性,提出了一种结构损伤预警的时域方法。该方法首先进行结构损伤敏感性分析,确定结构的易损截面;然后根据易损截面的损伤状态,从列车在桥梁上的行驶时间区域中,选择合适的子区域;再以加速度时域数据作为损伤指标,采用模式识别中支持向量机的方法在每个子区域内进行损伤预警研究。对一个三跨连续梁的实例分析表明：该方法具有较好的识别能力和较强的抗噪声能力。     

用于结构损伤识别的神经网络输入选取规则探究

将神经网络作为模式识别工具用于结构损伤位置识别时,其识别效果除了要受到网络隐层数目、各隐层神经元数目、神经元传递函数的形式、训练样本的数量与质量及训练方法的影响外,还会受网络输入性能的影响。在其他因素均相同的条件下,网络输入对网络性能起着决定性作用。为解决网络输入的选取问题,从网络功能、类别可分性和噪声的影响三个方面对网络输入的选取进行了分析研究,提出了用于结构损伤识别的神经网络输入选取的一般性规则,对采用神经网络处理模式识别问题具有参考价值。     

斜拉索悬链线构形的伸长量解析计算方法

针对斜拉索无应力索长和张拉时伸长量控制的需求,讨论了斜拉索悬链线构形的伸长量解析计算方法.采用斜拉索的力平衡条件,获得悬链线构形的几何方程,进而通过直接积分得到给定索力时索长和伸长量计算的解析表达;利用增量索力作用时的变形协调条件,获得增量索力作用下的伸长量解析表达.基于应变等效,讨论了基于悬链线构形的弹性模量等效,明确了基于悬链线构形的等效弹性模量可以弱化为基于抛物线构形的等效弹性模量.用某叠合/混合梁斜拉桥的实际斜拉索参数,分别用数值积分、简化公式,验证了给定索力时索长和伸长量解析表达式;用Nlabs有限元、等效弹性模量方法验证了增量索力作用下伸长量计算的解析表达式.研究表明:所提解析表达式能简单直接得到精确的斜拉索伸长量,为斜拉索无应力长度和斜拉索安装时的伸长量控制提供了理论和快捷方法.     

斜拉桥健康监测信号改进小波相关降噪

为提高斜拉桥健康监测动态信号的降噪效果,针对传统小波相关降噪算法的缺陷,提出一种改进小波相关降噪算法。该算法将各层小波系数的主要能量周期作为相关检测邻域范围,并根据斜拉桥动态响应信号特征设置降噪阈值,最后采用一种全新的信号重构算法,得到降噪后的信号。将该算法与传统小波相关降噪和小波默认阈值降噪算法进行仿真试验比较,结果表明,改进小波相关降噪算法具有较好的降噪效果,能够应用于斜拉桥健康监测动态响应信号的降噪处理。