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。     

基于光纤传感器的输电杆塔角钢应变在线监测研究

针对目前输电杆塔结构应力-应变监测方法中存在较大测量误差的问题,从提高输电杆塔角钢应变的测量精度出发,基于光纤光栅传感器提出一种考虑传感器在角钢表面安装位置及安装方式的输电杆塔角钢应变精准在线监测方法。首先,对输电杆塔角钢表面不同位置的应变分布特性进行有限元仿真分析;其次,根据输电杆塔结构中L角钢的形状特点,设计了一种可拆卸手环式的L型传感器固定夹具,对比分析了传感器不同安装方式对角钢应变测量精度的影响;最后,利用该方法设计了输电杆塔角钢应变在线监测系统。对某220 kV输电线路杆塔薄弱位置角钢进行应变数据实测分析,结果表明：实测数据和有限元仿真数据应变测量误差小于1.5×10^-5,相对误差小于6.28%。研究结果为输电杆塔结构健康状态精准在线监测提供了参考依据,具有较高的工程实用价值。     

混凝土内部应变分布式光纤实时检测方法及试验研究

布里渊散射光时域分析技术（BOTDA）是1种新型光电监测技术,可对沿光纤轴向的应变、温度进行分布式监测,并具有长距离、分布式、高精度和耐久性等特点,适用于结构的健康监测。系统介绍了基于BOTDA的混凝土内部分布式应变的检测方法,并通过试验研究标定了由气吹再灌浆技术铺设的埋入式传感光纤的工作性能,解决了工程应用中无法将长距离分布式传感光纤埋入混凝土内部的技术难题。试验结果表明,以气吹再灌浆技术铺设的埋入式光纤传感器能有效检测混凝土内部分布式应变,可应用于结构物的全面、长期、稳定、实时的健康监测。     

光纤光栅传感网络对桥桩结构的健康检测

基于对实验桥墩应变点分布的有限元法分析,设计了相适应的光纤Bragg光栅(FBG)传感网络。传感网络根据土层结构分10层布置,每层包括8个FBG应变传感器和1个温度补偿器。对桥墩进行自平衡静载荷实验,分12次完成,每次加载2350kN并持续2h,FBG传感网络实时监测不同载荷下桥墩桩结构的应变分布。监测结果表明:与传统的载荷-位移(Q-S)曲线方法相比,FBG传感网络在桥墩承载实验中能全程反映整体桩结构的变化,实现对桥梁的健康安全检测。     

简支桥梁预应力损失计算方法

针对桥梁预应力损失计算的复杂性和不易测量性,本文基于光纤光栅传感技术,在一座预应力简支梁跨中埋设光纤光栅应变传感器和静力水准仪,对跨中应变和竖向位移进行了5年的监测,考虑预应力和自重长期作用,对桥梁结构进行变形几何分析和受力分析,建立了简支梁跨中截面应变、位移和荷载之间的关系,提出了预应力简支梁跨中截面预应力损失计算方法。利用桥梁长期实测应变和位移,计算得到成桥四年后桥梁的预应力损失为14.6%。与规范方法计算结果基本一致,验证了该方法的可靠性和有效性。相比规范中的方法,该方法所需参数少,计算简便,且是基于实际桥梁参数,具有一定的准确性;通过在实际桥梁中布设传感器,可对大范围内预应力简支梁预应力损失进行分析,并可实现对简支梁桥预应力变化的长期监测和桥梁健康状态的评估。     

旧有普通钢筋混凝土梁动载试验及有限元分析

为保证现役铁路旧桥梁的安全运行,需定期对其进行检测,对清绿支线黑河3#桥进行现场动载试验,得到该桥梁结构在列车通过时的动力响应,使用东风4型机车双机连挂以40 km/h的速度从桥上经过来激励桥梁结构,使桥梁上部结构产生响应.分别用DH3817动静态应变采集仪以及DH5938振动测试系统进行数据的采集,分析桥梁结构的动力响应,即动应变、动挠度﹑振动加速度等,同时利用有限元分析软件ANSYS对该桥进行理论模拟分析.通过对试验实测值与理论模拟值进行对比,判断了解其承载力和工作性能,为桥梁的加固与否提供依据,为桥梁的运营、养护和维修提供必要的参考.     

装配式简支T梁桥静动载试验与评定研究

为了完善装配式预应力混凝土T梁桥性能检测评定方法,基于某公路简支T梁桥开展了单梁静载试验、全桥静动载试验以及有限元仿真分析。基于静载试验分别获得了单梁以及全桥各控制截面的应变与挠度校验系数,基于环境脉动数据识别得到了桥梁的自振频率与振型,并分别和有限元结果进行对比分析,基于跳车激励试验数据获得的自由衰减振动数据识别得到桥梁结构的阻尼比。研究表明:单梁与全桥控制截面实测应变值、挠度值均小于相应理论计算值;静载试验荷载效率相同条件下,全桥(成桥阶段)的挠度校验系数小于相应单梁;综合桥梁挠度横向分布系数和竖向振型能更全面地评估装配式T梁桥横向受力性能;相对基于环境脉动试验的半功率带宽法,基于跳车激振试验的自由衰减振动法可更为准确地识别桥梁的阻尼比。     

基于环境激励的桥梁结构动力测试及模型修正

桥梁结构的动力特性是结构动力计算和抗震分析的基础,也是桥梁健康状况监测的一个重要指标.首先根据设计图纸建立了312国道上的一座公跨铁立交桥的三维有限元模型,分析了桥梁的动力特性,同时通过环境振动测试获得了桥梁的实测动力特性,然后在灵敏度分析和优化理论的基础上,选取了一组设计参数,对桥梁的有限元模型进行了修正.修正结果表明该方法简单有效,修正后的有限元模型能够较好地反映桥梁的动力特性,可用于检测桥梁在复杂外力作用下的动力响应,能更好地为后期的损伤识别和健康评估服务.     

基于FBG分布式传感的简支板动态应变测量

对简谐载荷作用下的简支板应变分布进行了谐响应理论分析,根据分析结果确定了光纤光栅（fiber-bragggrating,FBG）应变传感器的安装位置和数目,并利用FBG分布式传感网络对简支板的动态应变进行了测量。实测结果与理论计算相符,证实了该方法的有效性。     

基于无线传感网的桥梁结构健康监测系统测试平台设计

桥梁结构健康监测目前越来越受到重视和关注。本文提出了一种基于无线传感器网络的桥梁结构健康检测系统的测试平台设计方案。对该测试平台设计方案的仿真结果表明,在桥梁结构健康监测系统的调试和探索阶段,用带有能为传感器节点提供能量和有线通信的网关节点的分层传感网系统来替代一个只配备大容量电池的简易无线传感器网络是可行的。     

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。     

一种新型的光纤微弯传感器的研究

针对传统的光纤微弯传感器在智能结构上分布测量的不足,提出了一种新型的光纤微弯传感器的结构,实验研究结果表明：这种传感器具有较高的灵敏度。重复性好。迟滞小．特别是可根据不同的智能结构的监测要求,通过调节其结构参数、构成不同灵敏度,动态范围的传感器系列,能够较好地适用于结构的整体与分布的测量．     

复合材料层合梁结构在线损伤检测

复合材料层结构在服役过程中关键部位的裂纹或分层损伤累积发展到一定程度，常出现损伤突变现象，导致结构局部刚度突发性降低和结构性能下降，通过粘贴或埋入复合材料结构中的小型电片构成结构动态响应的激励和检测系统、以小波分析技术从应信号中识别结构损伤信息，可主动在线检测服役中的复合材料结构力学性能的突变，准确捕获结构突发损伤的时刻，这项研究将为许多在役中人们无法直接观察或量测的复合材料结构的在线健康监控提供新的技术支持。     

大跨径缆索承重桥梁状态评估的研究现状与发展

对大跨径缆索承重桥梁进行合理的状态评估有助于掌握桥梁结构的技术状况、指导制定养护对策,以保证桥梁的正常运营和结构安全.首先综述了基于标准和规范的评估方法和基于系统工程理论的评估方法的研究现状及应用;其次对桥梁管理系统和长期监测系统的发展情况和评估数据信息源现状进行综述和分析;然后阐述了大跨径缆索承重桥梁状态评估面临的机遇和挑战,并提出了多源信息融合的功能模型和结构模型.综合分析表明:大跨径缆索承重桥梁评估规范的制定迫在眉睫;人工巡检信息和长期监测信息都有其各自的弊端,都难以独立成为桥梁状态评估的理想数据来源,引入多源信息融合技术,有望提高大跨径缆索承重桥梁评估结论的可信度;对缆索承重桥梁群实现评估方法标准化是未来发展方向之一.     

Engineering approach to in-situ bridge health monitoring with fiber bragg gratings

It is well known that transportation is the economiclifeline of a country and bridges are the throat of com-munication.At present,there are about5000thou-sands of main highways in China,among which overone third are structurally defective,more or less dam-aged and potentially threatened by functional degrada-tion.Some of the key bridges need to be monitored,e-valuated and maintained,repaired or reinforced.Largeand important bridges are always designed to work formany decades or even longer.Ac…     

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.     

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。