大跨桥梁索塔环境振动测点布置研究

本文探讨了大跨桥梁索塔有限元模型在传感器振动测点布置方面的应用,首先对索塔有限元模型进行模态分析,采用以MAC矩阵的非对角元素为目标函数,通过增加或减少测点自由度使MAC矩阵的非对角元素趋于最小来确定索塔环境振动测点位置的最优布置。然后,运用试验室斜拉桥缩尺模型索塔不同布点方案的测试结果来验证索塔振动测点布置的有效性。研究结果表明：由缩尺模型桥的索塔不同布点方案测得的试验数据得出的测点布置和有限元计算得出的测点布置结果是一致的,因此,从模型试验的角度验证了根据有限元分析结果得出的索塔环境振动测点布置是有效的。     

基于模型分析的健康监测振动测点布置分析

建立了石首长江公路大桥有限元模型,对大桥主梁前10阶振型模态进行分析。利用模态置信准则(MAC)对大桥健康监测系统主梁振动传感器布置进行评价和优化布置,提出3种优化方案,并得出相应结论。结果表明,大桥监测方案中拥有5个测试自由度的振动测点布置并非最优,通过增加测试自由度数量或者在不改变测试自由度数量下进行测点优化,不能同时兼顾经济性和优化效果,而基于模型选择初始测试自由度位置再进行优化的方式可以达到理想效果。     

结构健康监测中基于多重优化策略的传感器布置方法

如何在满足测试要求的前提下确定所需传感器的数目并优化其布设位置,已成为结构健康监测中亟待解决的问题。提出一种基于多重优化策略的传感器分步布设方法,首先以模态向量矩阵列主元正交三角分解得到传感器的初始布设位置;然后以模态置信度矩阵的最大非对角元为目标函数,采用逐步累积法,逐步增加可降低此初始布置模态置信度矩阵非对角元的传感器测点,并考虑非对角元均值的变化幅度,确定所需传感器的数量;最后通过基于二重结构编码的广义遗传算法优化传感器的布设位置。以600m高的广州新电视塔为例,分析了传感器优化布置方案,发现对于刚度有突变的结构（如电视塔的塔身和天线）,应对两者分开考虑传感器的布设。     

基于支持度的加速度传感器布置方法

在结构物上布置加速度传感器是实时监测结构物振动信息或模态信息的重要手段,而加速度传感器布置的数量和位置是影响监测结果的重要因素。本文的方法首先计算结构有限元模型在环境激励作用下的响应信息,然后计算出待选测点的综合支持度,最后根据综合支持度的大小判定布置加速度传感器的位置。本文以网架结构为例,验证了该方法的有效性。     

非饱和土水分迁移感测的主动加热光纤光栅法试验研究

非饱和土水分迁移是诱发多种地质灾害和环境岩土问题的重要因素,对其机理的认识因测试技术的不足尚不明确。为探究主动加热光纤光栅（AH-FBG）法监测非饱和土水分迁移的效果,分析单探针和双探针AH-FBG法的误差来源及分布特征,开展了一组室内土柱试验。在试验中同时采用AH-FBG法和传统的频域反射（FDR）法监测毛细水上升和水分蒸发的全过程,对比单探针法和双探针法的监测精度,分析不同方法的适用工况。结果表明：基于单探针AH-FBG的3种数据分析方法中,热导率法的监测精度最高,但是单探针法在监测毛细水上升过程中,当湿润锋刚没过探针感测位置时,受纵向传热的影响会使得测量的含水率值偏低;相比于单探针法,双探针法受纵向传热的影响更大,监测土体水分迁移有较大误差,误差大小与测点位置处的土体含水率值及土柱纵剖面的含水率分布情况有关;为减小纵向传热影响,从传感器结构和数据处理两方面提出了AH-FBG法的改进措施。     

桥梁健康监测之传感器优化布置

讨论了以桥梁健康监测为目标的传感器优化配置问题,以模态置信度MAC矩阵最大非对角元为目标函数,提出基于模拟退火算法对传感器的配置进行组合优化,并给出算法中各种参数的选取原则和具体的操作步骤,算例表明,该方法应用于桥梁健康监测系统的传感器优化配置是切实可行的。     

基于空间参数的空调温度传感器位置优化研究

由传感器测量并反馈的室温数据是房间空调器运行控制的重要参数。建筑空间内温度分布的差异导致同一时间传感器位于不同位置时的反馈结果不同,最终影响室温控制的稳定性和空调能耗水平。研究了建筑空间内不同位置的传感器对室温控制的稳定性和空调能耗水平的影响。实验选取住宅空间内20个测点,在实测温度数据基础上通过聚类分析用于分类测点类别,利用有限元分析软件对其他不同尺寸的房间情况进行了仿真模拟,建立了传感器最优位置的搜索模型,提出用修正参数来调整传感器初始位置的方法。为改善室内空调器的运行状况提供了理论和实践上的支持。     

应用微动探测法勘察山区公路地质路况

常规的公路地质路况勘察方法,具有一定的局限性,勘察结果与实际情况存在较大偏差。而引入微动探测法,提出了一种全新的地质路况勘察方法。首先,选取符合山区公路地质路况勘察要求的场地,布置测点并采集微动野外数据。在此基础上,设计微动探测台阵布设方式,利用微动探测法,识别山区公路地质异常体,实现路况勘察目标。根据应用分析结果可知,新的方法应用后,各个测点所在山区公路位置路面强度勘察结果与实际情况十分接近,偏差较小,可行性较高。     

钢管混凝土构件钢管与混凝土界面剥离损伤识别的试验研究

将压电陶瓷片制成嵌入式压电功能元预埋入模拟了局部界面损伤的钢管混凝土柱试件内作为驱动器,在试件钢管外壁粘贴压电陶瓷片作为传感器,驱动器在信号源产生的电压信号作用下产生激励信号,测量钢管混凝土柱试件的监测面上不同位置上传感器的输出电信号.基于压电陶瓷传感器输出信号的小波包总能量和小波包能量谱对界面剥离损伤进行了识别,分别定义了两个界面剥离损伤指标EI和WVWPES,为监测钢管混凝土柱内部混凝土与钢管壁界面粘结质量提供了新的思路.     

钢结构焊接裂纹监测技术研究与应用

介绍了结构健康监测系统对于建筑物的必要性和其基本构成;介绍了结构裂缝和钢结构裂纹产生的主要原因及钢结构裂纹监测的主要方法。重点阐述了上海中心钢结构焊接裂纹监测项目的基本情况、测点布置、传感器工作原理等,并分析监测数据得到监测的成果。     

利用高密度电阻率法确定滑坡面研究

高密度电阻率法探测是滑坡面探测的有效手段，而适宜的现场工作方案和相应的资料解译模型是获取可靠探测成果的前提。针对高密度电阻率法探测中常用的4类电极排列方式，即温纳、施龙贝格、偶极、二极装置，利用有限元方法二维正演模拟建立了均质土坡滑面、软弱夹层滑面、堆积层滑面、构造破碎带滑面的标准地电模型剖面；明确了进行不同类型滑坡工程地质调查时不同电测装置的探测能力和视电阻率异常模式；提出了复杂地质条件卜斜坡问题探测数据有效处理的设计比值参数方法。最后给出2个利用高密度电阻率法进行滑坡工程地质调查的典型研究实例。     

润扬大桥结构健康监测系统传感器测点布置

润扬长江公路大桥作为我国建桥史上规模空前的特大型桥梁 ,对其建设和运营期间的健康监测、诊断以及各种灾害影响下的损伤预测和损伤评估 ,具有重要的现实意义 ,这也是润扬大桥设置结构安全健康监测系统的主要目的。作为该系统所要解决的最关键问题之一 ,就是合理解决传感器测点的最优布置。基于这一考虑 ,详细介绍了以有限元模型分析结果和基于广义遗传算法的主梁传感器测点优化布置为主要理论依据 ,最终形成的润扬大桥结构安全健康监测系统的传感器测点布置。     

不规则形状基坑水平位移监测方法研究

通过对一不规则形状基坑水平位移监测实例的介绍,阐述了一种在利用高精度全站仪与特制棱镜条件下的觇牌法与距离测量法相结合的水平位移监测方法,并对其观测精度做了详细分析,结果表明该方法具有精度高、布点简单、易于观测和对场地无特殊要求等优点,在类似基坑水平位移监测中值得借鉴。     

Gage‐Free Stress Estimation of a Beam‐like Structure Based on Terrestrial Laser Scanning

Abstract: Terrestrial laser scanning (TLS) is a technique that remotely obtains the three‐dimensional (3D) coordinates of an object using laser pulses. It is advantageous when used to obtain the 3D coordinates of the overall shape as well as any particular area or point of a target object. In addition, using TLS for the stress monitoring of structures will not require the installation of a sensor on the target structure whose structural response will be assessed. Thus, TLS can resolve the limitations of conventional sensors based on strain monitoring. This article presents a computational model for the automatic estimation of the stresses of beam structures using TLS in association with a finite element method. The method is experimentally applied to the stress estimation of a simply supported steel beam subjected to a concentrated load. In this experimentation, the maximum and minimum errors between the estimated stresses using TLS and directly measured stresses from electrical strain gages are found to be 7.2% and 2.2%, respectively.     

混凝土粘结面粗糙度评价的功率谱法分维

通常混凝土粘结面的形状极不规则 ,其表面的分维仪测值是一随机过程。在频率域内 ,该随机过程的功率与圆频率有负幂率关系 ,说明粘结面具有分形现象。对粘结面采用灌砂法和功率谱法分维对比分析后认为 ,功率谱法的分维值及相应的截距可对粘结面大的波形起伏与粗糙点进行描述。     

抗拉法与回弹法检测混凝土强度的对比研究

基于抗压强度与抗拉强度之间存在着一定的关系原理,采用抗拉试验,对30组混凝土标准试件和4面试验墙,共720个测点进行研究,选取合理胶粘剂,保证混凝土被拉断,得到混凝土的抗拉强度,通过对试验数据的统计分析,建立了混凝土抗拉强度与抗压强度之间的线性模型,与回弹法进行比较,其相关系数、平均相对误差以及相对标准差都优于回弹法。同时,这种检测方法具有创伤面浅、面积可控的优点。实验数据可为工程应用和相关规范的制定提供参考和理论依据。抗拉法既可以作为一种新型的检测方法用于实际,也可以代替钻芯法作为一种修正方法。     

FBG传感器在量测围岩内部位移中的应用

 光纤光栅(FBG)传感器利用波长调制传感信号,因而量测信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素的影响,可以广泛应用于量测应变、温度、应力、位移等参数。结合新奥法隧道施工中位移监测的要求,介绍光纤光栅传感器的原理及其在隧道围岩内部位移量测中的应用。与其他量测方法比较,利用光纤光栅传感器量测围岩内部位移具有仪器构造简单、安装量测方便、量测数据精确等优点,是一种非常实用的量测方法。量测数据验证隧道围岩变形的基本规律：不同位置的围岩其松弛变形不同,离开挖面越近的围岩,其松弛变形越大,离开挖面越远的围岩,相应的松弛变形越小;围岩的完整程度对围岩内部位移的影响很大。