桥梁健康监测2019年度研究进展

桥梁健康监测系统利用通信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地应用,对桥梁健康监测系统的实施决策、传感器信号预处理、信号数据降噪处理、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2019年度内相关研究进展及应用进行了总结与评述,最终发现模式识别技术与机器学习方法正越来越广泛地应用到桥梁健康监测的研究中。     

基于应变模态差的连续梁损伤识别方法研究与应用

目前中国许多地区都在大规模修建桥梁和高架桥,桥梁成为交通工程中必不可少的一部分,它的健康运行关系到国家的经济、人民的生命财产以及社会的稳定。为了保证桥梁的健康运营,对桥梁进行监测已成为必不可少的关键环节。主要以应变模态为基础,采用应变模态差作为损伤识别的指标对桥梁进行损伤识别,通过有限元软件模拟三跨连续梁的损伤状况,利用应变模态差对其损伤位置进行识别。结果证明:应变模态差能够有效识别结构的损伤位置,并借助此方法对现有桥梁的损伤情况进行评估。     

土木工程结构健康监测的现状及发展

阐述了土木工程结构的安全性评估、健康监测及损伤诊断的必要性和迫切性,介绍了结构健康监测的定义及系统组成,综述了损伤识别的分类,重点对系统识别与模型修正作了详细的阐述,并对小波和神经网络在损伤识别领域的应用作了介绍。     

土木工程结构健康监测的现状及发展

阐述了土木工程结构的安全性评估、健康监测及损伤诊断的必要性和迫切性,介绍了结构健康监测的定义及系统组成,综述了损伤识别的分类,重点对系统识别与模型修正作了详细的阐述,并对小波和神经网络在损伤识别领域的应用作了介绍.     

基于改进细菌觅食算法的桥梁动载识别

桥梁在交通事业中的作用越来越重要,而对桥梁结构的健康监测是当今研究的热点问题,桥梁上移动荷载的识别作为桥梁结构健康监测的基础环节,是决策者进行结构安全评估和交通规划的重要依据.其中利用BP神经网络进行识别是重要的也是目前最热门的方法,而神经网络中参数的确定最为重要.提出一种全新的改进的细菌觅食算法以确定网络参数,数值模拟证明可取得相对较好的识别结果.     

桥梁工程大数据2020年度研究进展

信息化时代背景下,大数据在桥梁工程的应用研究成为广泛关注的热点话题。以桥梁健康监测为典型数据收集方式,获得海量数据,在数据处理及应用等层面给桥梁工程从业者带来不小挑战。围绕桥梁大数据2020年度的研究进展,回顾了高效存储、异常处理与去冗降噪等数据前处理手段,并重点关注了损伤识别、状态评估及智能管养等大数据的具体应用,以此梳理桥梁大数据2020年度的相关研究进展,并总结分析已有的研究成果及未来研究应用的重点难点。     

希尔伯特-黄变换在公路桥梁结构健康检测中的应用研究

对正常运营的公路桥梁结构的变形监测是评估桥梁健康状况的一项重要内容.希尔伯特-黄变换(HHT)作为处理非稳定和非线性信号的方法,可以提取正常运营公路桥梁的自振频率、阻尼比,核心算法经验模态分解(EMD)可以对动态变形数据进行去噪处理.该方法应用于桥梁健康监测既有不影响交通:数据采集方便等优势,同时可以去除噪声对监测数据的影响,并能全方位对桥梁健康状况进行分析.根据监测实例分析表明该方法适用于公路桥梁健康状况监测,为今后桥梁健康监测提供一种新的研究方法.     

桥梁结构试验技术2020年度研究进展

桥梁结构试验主要是通过对桥梁结构本身或模型施加静力或动力作用,利用测试技术采集精确可靠的试验数据,获取桥梁结构真实行为,以解决桥梁工程领域科研与设计中存在的问题。桥梁结构试验作为推动桥梁工程领域发展的重要手段,长期以来一直起着举足轻重的作用。随着测试技术的进步,桥梁结构试验技术也受到了学者们的广泛关注。为了促进该领域的进一步发展,指导先进测试技术在桥梁结构试验领域中的推广和应用,对桥梁模型试验、桥梁现场试验、桥梁测试技术三个关键方面的技术方法进行了系统的介绍,并对2020年度内较有启发性的相关研究进行了介绍与总结,发现桥梁结构试验技术正进一步朝着多学科交叉融合的大方向发展。     

钢结构桥梁疲劳2020年度研究进展

钢结构桥梁具有轻质高强、跨越能力大、易工厂化制造和便于装配化施工等突出优点,是桥梁工程的重要发展方向。但工程实践表明,疲劳与断裂是导致结构服役性能降低甚至引发灾难性事故的关键因素,严重制约了钢结构桥梁发展应用。学者们从不同的角度对于钢结构桥梁疲劳问题进行了深入系统的研究,现聚焦于疲劳失效机理与抗力评估方法、抗疲劳设计与建造技术、环境因素及其疲劳抗力效应机制、疲劳裂纹识别与监测检测、疲劳开裂处置与性能强化等主要方面。对2020年度在相关领域所取得的最新研究进展进行总结,梳理亟待解决的关键问题以及下阶段的研究重点。结果表明,钢结构桥梁疲劳问题是学术界和工程界的研究热点,在对疲劳性能分析评估理论方法、抗疲劳设计和长寿命结构、抗疲劳建造技术、疲劳损伤监测与疲劳微裂纹检测识别、剩余疲劳寿命预测与疲劳性能强化进行研究的基础上,构建钢结构桥梁全寿命周期抗疲劳技术,是未来的研究重点和重要发展方向。     

基于独立成分分析的结构模态参数识别

结构模态参数,包括模态振型、模态频率和模态阻尼,是结构健康监测与结构状态评估的前提.通过采用独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)技术将结构的响应信号分解为若干个相互独立的表征各阶特性的分离信号,进而采用单自由度系统参数识别技术对分离信号进行识别,从而完成对结构的模态振型、模态频率和模态阻尼的识别.最后,采用一三层框架模型作为数值算例对该方法进行验证.结果表明,ICA技术可以有效地识别结构模态参数.     

南昌新八一大桥健康监测预警指标计算分析

为了保证桥梁健康监测系统的有效性和及时性,给桥梁管理者提供维修及加固的依据,以南昌市新八一大桥为工程背景,在有限元数值模拟结合传感器监测数据的基础上,建立了多指标并行预警的结构预警体系,阐述了预警指标、预警阈值和预警流程,并重点对索力、关键部位应力和挠度、疲劳车辆荷载、固有频率变化率等预警指标进行了计算分析。应用结果表明,在当前荷载作用下新八一大桥的各项预警指标的结果都正常,满足使用要求。     

中小型桥梁广域健康监测系统的研究

我国是桥梁大国,由于结构老化、运营管理以及建设质量等问题,近年来全国各地相继出现桥梁垮塌事故,造成了严重的人员伤亡和巨大的财产损失。为了保证既有桥梁的安全运营和尽可能延长其安全使用年限,对既有桥梁进行实时健康监测是非常必要的。由于桥梁健康监测系统投资、运营费用巨大和监测技术的不成熟,除少数特大型桥梁安装了监测系统9,9%以上的大、中、小跨径的桥梁都处于监测系统覆盖的盲区。文章主要探讨中小型桥梁健康监测系统的现状及近年来的进展,提出了一种基于智能传感器的中小型桥梁广域健康监测系统结构。     

在役部分斜拉桥健康监测系统设计与实现

通过采用Midas Civil&FEA软件对某在役双幅部分斜拉桥进行建模计算,根据动静力计算分析结果,确定监测关键截面和测点,并对传感器布设进行优化,对数据传输、预警设置及系统集成进行了整体设计.通过专为大桥健康监测系统开发的智慧监测云网平台统一管理和处理监测数据,形成了一个完整的健康监测系统.然后对系统一年来的运行情...     

Structural safety monitoring for Nanjing Yangtze River Bridge

In order to evaluate objectively and accurately the integrity, safety and operating conditions in real time for the Nanjing Yangtze River Bridge, a large structural safety monitoring system was described. The monitoring system is composed of three parts: sensor system, signal sampling and processing system, and safety monitoring and assessment system. Combining theoretical analysis with measured data analysis, main monitoring contents and layout of measuring points were determined. The vibration response monitoring was significantly investigated. The main contents of safety monitoring on vibration response monitoring are vibration of the main body of the Nanjing Yangtze river bridge, collision avoidance of the bridge piers, vibration of girders on high piers for the bridge approach and earthquake. As a field laboratory, the safety monitorying system also provides information to investigate the unknown and indeterminate problems on bridge structures and specific environment around bridges.     

分布式网络化桥梁结构安全监测系统研究

提出以一个专家系统为分析方法,由三级网络结构组成的分布式网络化结构监测和健康分析系统的网络框架,适用于桥梁的主要结构状态监测及健康评估,为桥梁从定期检测向预测检修模式提供技术保障。该监测系统经过一年多的考验表明,光纤光栅的稳定性和耐久性满足桥梁结构长期健康监测的要求,为桥梁结构的健康诊断提供了依据。     

基于CPS危险化学品风险监控预警系统关键技术研究

在石油化工过程,采用CPS技术针对危险化学品重大危险源监测辨识预估等问题,设计了一种危险化学品风险监控预警系统。该系统分为物理层、网络层和决策层。在物理层完成前端危险化学品数据采集、数据传输和数据的本地存储,实时将数据分类传送到云端服务器。数据经过网络层由决策层进行重大危险源辨识和危险化学品隐患风险预警,最后对整体进行显示。在决策层采用遗传算法与神经网络算法对重大危险源进行风险评价。结果表明,该方法可以准确完成危险化学品重大危险源风险评价,验证了基于CPS危险化学品远程监控预警系统具备危险源识别及风险隐患预估的能力。     

结构模态参数识别的随机子空间法

参数识别是结构健康监测领域研究中的重点。随机子空间法是近些年发展起来的一种线性系统辩识方法,可以有效地从环境激励的结构响应中获取模态参数。在随机子空间识别方法中,确定系统的阶数是该方法中的关键工作。稳定图方法是一种比较新颖的确定系统阶次的方法。但该方法容易识别出虚假模态。针对这种情况对稳定图方法进行了改进,避免了虚假模态的出现,进而提高了随机子空间方法的识别精度。最后对此方法在一钢管混凝土拱桥上进行了验证,试验结果表明,该方法具有良好的识别效果。     

在建桥梁火灾后结构损伤鉴定及修复简

借鉴建筑结构火灾损伤评估的研究成果,根据钢筋混凝土桥梁自身特点,综合运用一些常用的检测手段,提出了一套合理的混凝土桥梁火灾损伤鉴定和修复的方法,以某在建悬索桥为例,详细阐述了该方法在混凝土桥梁火灾损伤鉴定和修复中的应用.     

损伤结构为基准态的单元模态应变能损伤识别

以有损伤结构为基准模型,以单元模态应变能变化率为损伤识别指标对新发展损伤进行识别。通过理论分析和一连续箱梁桥的数值模拟,结果表明该方法对旧损伤的增长和新发展的单一损伤、密集损伤、多处损伤的识别都很敏感,原有损伤不会干扰新发展损伤的识别,这对于桥梁结构特别是在役桥梁结构的损伤识别和健康监测具有实用价值。