淮安大桥结构健康监测和评估系统研究与实施

介绍了淮安大桥结构健康监测和评估系统研究与实施的主要成果,其中包括:主要监测项目的确定和监测策略、结构有限元分析、测点布置、结构健康监测与安全评估软件等。文中较为系统地阐述了目前预应力混凝土斜拉桥结构健康监测系统建立与研究中的主要问题。     

数值模拟联合算法及其在润扬大桥可靠度评估中的应用

为了定量研究大跨桥梁在外界随机因素作用下的结构安全性,实现在线状态的可靠度评估,利用可靠度的随机有限元法对润扬大桥悬索桥在正常运营和损伤等多种工况下的结构可靠度进行了数值模拟和可靠度评估。分析中采用蒙特卡罗重要抽样法和中心复合响应面法的联合算法作为数值模拟的基本工具,介绍了联合算法的具体实现途径、随机变量的参数定义并对大跨桥梁基于可靠度指标的评估准则进行了讨论。得到了多个随机变量的概率灵敏度、主要失效模式所对应的可靠度指标及其相应的状态等级。算例分析结果表明,基于随机有限元的可靠度分析方法可以较好地描述大跨桥梁的非线性特征,联合算法的应用提高了可靠度分析的效率和精度,其结果为润扬大桥悬索桥的状态评估和健康监测提供了参考。     

润扬斜拉桥有限元模型的建立和模态分析

讨论了润扬北汊斜拉桥以健康监测和损伤评估为目标的空间有限元模型的建立.在建模过程中,尽可能多的考虑一些影响有限元模型精度的因素,如斜拉索几何非线性(重力垂度和初始应力)的影响,将构造正交各向异性钢箱梁桥面板用复合材料力学的方法等效为物理正交各向异性板等.并用此有限元模型进行了模态分析,讨论了边界条件、边跨压重等因素对斜拉桥动力特性的影响.将有限元模态计算结果与环境振动试验结果进行比较,验证了润扬斜拉桥有限元模型的有效性.因此,建立的有限元模型可以为润扬斜拉桥的结构健康监测和安全评估提供计算和分析的基础.     

润扬大桥悬索桥索塔结构动力特性实测

润扬长江公路人桥是我国在建规模最大的索支承结构，索塔作为其中一个重要的结构组成部分，掌握其结构动力特性，可以完善理论分析模型，从而为全桥模型的建立和进一步建立润扬大桥结构安全健康监测系统提供最原始的指纹数据。本次测试是在严格符合各项操作规程的条件下，采用环境激励法完成的，在对测试数据进行统计分析后，获得了索塔结构动力特性，并在此基础上，修正了理论模型。然后，对模型进行了有限元模态分析，所得结果与测试结果比较，相当接近，误差极小，证实了理论模型的正确性和可靠性。并在实测结果和理论模型分析结果的基础上，建立了索塔的有限元杆系模型，通过对其进行模态分析，结果进一步论证了理论实体模型的精确性。     

基于BP神经网络的大跨桥梁结构混凝土温度预测

讨论了大体积混凝土水化热时的温度应力对于桥梁结构的影响,表明温度监控对于大体积混凝土结构的必要性,根据洛阳瀛洲大桥拱肋中心部位浇筑过程的水化热温度场的变化为研究对象,对建立的BP神经网络进行优化训练,并用此BP神经网络预测温度变化值并与有限元仿真得到的温度结果进行了比较。     

大跨缆索支承型桥梁健康监测与评估系统的设计研究

随着我国经济迅速发展,对于交通运输能力的要求不断提高,结构健康监测（Structural Health Monitoring,SHM）系统越来越成为大型桥梁运营、养护管理、安全评估与维护的重要技术支撑。本文针对目前国内外大跨桥梁结构健康监测系统中存在的问题,围绕“结构健康监测、日常养护检测系统、周期检测相结合,综合建立大跨桥梁结构状态识别与安全评估系统”的思想,主要就建立大跨缆索支承型桥梁结构健康监测系统中的问题进行了研究,提出了明确的系统的总体设计原则、构成以及功能目标,对系统设计与安全评估目标的关系问题进行了分析研究,阐述了监测项目选择、传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据处理与控制子系统、结构状态识别与安全评估子系统的设计原则或思路。     

基于灰色系统理论的预应力连续梁桥施工监控研究

本文对于连续梁桥施工监控的主要内容和理论进行了讨论,并介绍了灰色预测控制系统的基本原理、具体实践步骤以及应用的有效性,探讨了灰色系统理论在连续梁桥施工预拱度控制中的应用情形。以某预应力连续梁大桥施工控制过程为例,应用灰色系统理论对于梁桥施工监控的位移、线形进行了误差调整和控制分析,为保证桥梁的施工质量提供了依据。     

刚架拱桥病害与损伤识别的动力学研究

从动力学角度研究刚架拱桥典型病害的机理与损伤识别方法,对多座有病害的刚架拱桥进行了振动测试与分析。利用基于环境激励的模态试验技术和振动响应分析获取了刚架拱桥的实际模态参数和主要振动形式。在此基础上通过有限元分析探讨刚架拱桥的动力特性参数和结构损伤之间的关系,提取了对损伤敏感的动力特征参数。研究结果表明:桥面扭转振动是造成桥面裂缝的主要因素之一;桥面一阶扭转振型的频率对横向联系体系的刚度变化非常敏感,可以作为反映结构损伤程度的特征参数。     

大跨斜拉桥扁平钢箱梁的多尺度损伤分析研究

以润扬大桥斜拉桥为分析对象,提出了扁平钢箱梁结构的多尺度损伤分析方法。采用子结构方法将钢箱梁结构全尺度动力响应和细节尺度构件损伤相互衔接实现多尺度损伤分析。在此基础上对模态曲率、模态应变能、模态柔度和斜拉索索力指标的损伤识别效果进行了比较研究。分析结果表明:(1)无噪声情况下,除了模态柔度指标不能够正确识别钢箱梁腹板损伤以外,各损伤指标均能正确识别其余所有损伤工况。(2)对大多数情况,柔度指标的抗噪性最好,曲率指标和应变能指标次之,索力指标最差;(3)应变能指标和柔度指标在钢箱梁结构损伤定位上具有一定的互补性。     

索承式桥梁吊索钢丝腐蚀疲劳寿命评估

根据吊索镀锌钢丝腐蚀疲劳破坏特点,把镀锌钢丝腐蚀疲劳纹形成和扩展过程分解成镀锌层腐蚀失效、蚀坑萌生、蚀坑形成、短裂纹扩展、长裂纹扩展和断裂破坏等阶段,建立各阶段时间表达式,得到镀锌钢丝疲劳寿命表达式,提出基于断裂力学的吊索钢丝腐蚀疲劳寿命评估研究结果方法。通过算例分析复杂运营条件下腐蚀环境和应力幅等因素对吊索钢丝腐蚀疲劳寿命的影响,研究结果表明：吊索钢丝腐蚀疲劳寿命主要由钢丝镀锌层腐蚀、蚀坑发展和短裂纹扩展等3个阶段组成,为了准确地评估吊索腐蚀疲劳寿命,需要掌握大桥的运营环境和交通荷载。