桥梁健康监测与状态评估的研究现状与发展

综述了桥梁结构健康监测的一些实际应用．对以往有关损伤诊断的一些方法进行了评价,着重分析了当前桥梁健康监测中所遇到的困难．在此基础上结合桥梁的结构特性与工作环境提出了一套新的桥梁健康监测与状态评估发展策略,其中强调了结构动力指纹增长与更新的概念以及动态子结构与模型修正法的综合运用,并最终将桥梁承载能力作为状态评估的重要指数,使桥梁的观察、监测与安全评估有机地统一起来     

大型桥梁健康监测概念与监测系统设计

大型桥梁健康监测力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估,同时,对大跨度桥梁设计理论与力学模型的验证以及对结构和结构环境中未知和不确定性问题的调查与研究也正融入桥梁健康监测的内涵,据此首先简要地总结10多年来桥梁健康监测的研究状况,然后较系统地阐述桥梁结构健康监测的新概念,并从桥梁工程发展的角度探讨大型桥梁监测系统设计的有关问题,以期为监测系统的开发提供借鉴。     

润扬长江大桥结构健康监测系统研究

介绍了国家重点工程——润扬长江大桥结构健康监测系统研究的主要成果，综合评述了大跨桥梁健康监测研究的主要进展和关键问题．主要内容包括：系统的构成、目标和主要子系统的功能、监测项目的确定和布点策略、监测仪器的选择与检测技术分析、桥梁结构状态识别与安全性评估的方法与策略等．文中较为系统地论述了目前大跨桥梁健康监测系统建立与研究中的主要问题，指出了结构健康监测技术、状态识别和可靠性评估的可能技术途径，阐述了大跨桥梁健康监测系统的发展方向．     

大跨桥梁结构以健康监测和状态评估为目标的有限元模拟

通过对桥梁结构健康监测和评估研究现状的简单评述，讨论了结构健康监测和状态评估中的关键理论与技术问题，介绍了笔者近年来在大型桥梁以健康监测和状态评估为目标的结构模拟方面开展的一系列关键理论和技术问题研究；通过对2个大跨悬索桥——香港的青马大桥和江苏的润扬长江公路大桥的有限元建模和模型修正过程，探讨了大跨桥梁结构以健康监测和状态评估为目标的有限元模拟的技术要求、建模方案与策略．研究表明：大跨桥梁以结构状态评估为目标的有限元模拟，必须是建立于衔接理论基础上的多尺度结构模拟．在桥梁结构整体动力响应分析确定了关键损伤构件的基础上，需进一步建立关键构件的局部模型以分析在桥梁结构全尺度有限元模型中无法模拟的细节行为，即发生于焊连接件的局部应力集中和损伤累积行为．     

基于监测数据的桥梁结构可靠性评估

桥梁结构健康监测系统能有效监测影响桥梁结构的各种作用及其在结构上产生的效应,可为准确评估桥梁结构的各种性能提供信息.影响桥梁结构性能的因素具有随机性,基于概率的方法是处理随机性的有效工具.研究了结构健康监测与可靠性评估相结合的桥梁结构性能评估方法.分析了纵向应变监测信号的特点,提出一种新的监测信息处理方法.结合工程实例,验证了该方法的可行性,并对可靠性评估结果进行分析.     

大跨径连续刚构桥健康监测与评估系统设计

为建立一套适用于大跨径预应力混凝土连续刚构桥梁的健康监测与评估系统,实现桥梁管理的现代信息化,从系统的功能性出发,研究了桥梁健康监测与评估系统的结构、组成,选取了桥梁应变、挠度作为主要的静力监测参数,通过结构仿真计算确定了参数的预警标值,采用基于层次分析法的变权综合理论作为评估方法并建立了桥梁状态评估模型,合理有效地选取了监测设备,建立了远程在线数据采集监测系统,应用参数化、智能化和模块化的思想,在MicrosoftVC++语言环境下设计并开发了大跨径预应力混凝土连续刚构桥梁管理系统,加入了对量化的监测数据的支持,突破了以往桥梁健康监测单一的主观管理或者单一的监测模式,及时为桥梁管理部门作出最优化的养护管理和维修加固决策提供依据,对于桥梁结构的安全性、适用性以及在自然环境中桥梁的真实响应有了更深刻的理解,并将系统应用于陕西省西禹高速公路徐水沟特大桥管理的实际工程中。结果表明,系统运行稳定,实用性强,经济效益显著,具有良好的推广应用价值。     

大型桥梁健康监测概念与监测系统设计

大型桥梁健康监测力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估.同时,对大跨度桥梁设计理论与力学模型的验证以及对结构和结构环境中未知或不确定性问题的调查与研究也正融入桥梁健康监测的内涵.据此首先简要地总结10多年来桥梁健康监测的研究状况,然后较系统地阐述桥梁结构健康监测的新概念,并从桥梁工程发展的角度探讨大型桥梁监测系统设计的有关问题,以期为监测系统的开发提供借鉴大型桥梁健康监测概念与监测系统设计@张启伟     

润扬大桥结构健康监测策略

对建立大跨桥梁结构健康监测系统的关键问题--大跨桥梁结构健康监测策略进行了分析研究,阐述了大跨桥梁结构健康监测项目的选择依据、传感器优化布设的原则与主要依据、传感器选择的原则等.提出了综合考虑大桥的结构特点和各个方面对系统功能的要求,通过费用-效益比分析,确定长期监测和周期检测内容的项目选择原则.关于传感器的布设,提出了遵循从状态评估的需要出发,以有效和经济为目标,使测点能够发挥最大效应的原则,综合结构安全评估、传感器布设优化理论等因素进行优化布设的方法.在有限元分析的基础上,应用遗传算法进行了润扬大桥结构健康监测系统振动和应变传感器优化布置的理论分析.然后进行了润扬大桥结构健康监测传感器系统的总体设计.     

桥梁健康监测应用与研究现状

桥梁损伤诊断与健康监测是近年来国际上的研究热点 ,在实践方面 ,土木工程和航空航天工程、机械工程有明显的差别 ,比如桥梁结构以及其他大多数土木结构 ,尺寸大、质量重 ,具有较低的自然频率和振动水平 ,桥梁结构的动力响应极容易受到不可预见的环境状态、非结构构件等的影响 ,这些变化往往被误解为结构的损伤 ,这使得桥梁这类复杂结构的损伤评估具有极大的挑战性 .本文首先给出了结构健康监测系统的定义和基本构成 ,然后集中回顾和分析了如下几个方面的问题 :①损伤评估的室内实验和现场测试 ;②损伤检测方法的发展 ,包括 :(a)动力指纹分析和模式识别方法 ,(b)模型修正和系统识别方法 ,(c)神经网络方法 ;③传感器及其优化布置等 ,并比较和分析了各自方法的优点和不足 .文中还总结了健康监测和损伤识别在桥梁工程中的应用 ,指出桥梁健康监测的关键问题在于损伤的自动检测和诊断 ,这也是最困难的问题 ;最后展望了桥梁健康监测系统的研究和发展方向     

关头坝大桥振动监测系统

为了对关头坝大桥的结构健康状态和安全寿命作出正确评估,如实反映大桥的结构安全状态和运营安全信息,建立了桥梁振动监测系统.通过对大桥进行结构危险性分析,确定7个监测断面,布置14个3轴加速度传感器.设计了关头坝大桥振动监测系统数据采集及传输模块,此模块由12位精度模数转换芯片、89C52、RS232、DS1216等芯片组成,完成一次数据采集共需约5 ms.设计了大桥数据采集与分析管理系统,可对监测数据进行分析评估,为桥梁的养护、维修与管理提供决策.监测数据结果表明:桥梁振动监测系统可以实时地对桥梁结构状态进行监测与评估,为大桥在特殊气候、特殊交通条件下或运营状况严重异常时触发预警信号.目前,该系统正在为大桥的运营、管理和维护提供决策依据,对确保大桥的安全运营发挥着重要作用.     

桥梁振动远程监测系统的研究

桥梁振动监测是桥梁健康监测的重要内容,桥梁的振动状态是反映桥梁健康状况的重要参数。本文采用先进的传感监测技术和远程通信技术,开发了基于虚拟仪器的桥梁振动远程监测与预报系统,为桥梁结构健康监测系统的进一步发展应用提供更加丰富的理论成果。     

西堠门大桥结构监测系统的设计与实现（I）：系统设计

研究了西堠门大桥结构监测系统的设计原则,阐述桥梁结构监测系统的传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据管理子系统以及结构状态识别与综合评估子系统的设计方法和功能要求。     

基于静力位移数据的桥梁结构损伤识别方法

当前桥梁营运状态健康监测越来越受到重视,近十多年来国内外学者一直在寻找能适用于复杂结构的整体探伤评估方法,也使得结构的损伤识别在大跨度桥梁健康监测领域中成为一个研究热点[1]。本文在总结和研究当前国内外桥梁结构损伤识别理论的基础上,提出了一种基于静态位移测量数据结合有限元计算的结构损伤识别方法,与动力损伤指纹法相比,静态方法具有更高的识别精度和可操作性。数值模拟分析证明了该方法的有效性。     

大型桥梁健康无线监测系统

针对传统桥梁健康监测采用有线方式进行数据通信的缺点,提出基于GPRS(通用分组无线业务)网络的大型桥梁无线监测系统,介绍了系统的工作原理,采用32位ARM微处理器S3C44B0X及GPRS模块GR47,设计了具有GPRS功能的桥梁健康监测器,给出了桥梁健康监测器应用软件的实现流程,同时描述了监控中心的GPRS通信服务器软件的实现,并从荷载环境监测、几何监测、结构静动力监测、实时预报警、健康状态评估、系统管理及数据库服务器设置7个方面阐述了监控软件功能模块。实际测试结果表明,该系统具有实时性好、可靠性高等特点。     

基于健康监测的大跨钢桥梁疲劳损伤评估

近年来,我们在国家自然科学基金项目“基于健康监测的大型钢桥梁疲劳损伤早期识别方法及应用”(50178019)的资助下,结合与香港理工大学合作开展的相关RGC项目,进行了一系列有关桥梁结构健康监测和损伤评估的基础理论研究,其目标是为建立大跨重要桥梁结构安全评估系统提供理论基础和可靠方法。目前已取得初步成果。     

桥梁结构监测数据预处理方法及其应用

介绍了桥梁结构监测数据预处理的几种方法,并基于九江大桥健康监测系统,对系统采集的数据首先选用其中的两种数据预处理方法,分别判别数据中的异常值,剔除粗大误差,其次采用数据平滑方法对噪声数据进行处理,采取这些合理的数据预处理方法最终可以获得对桥梁结构健康状态评估起重要作用的有效数据.     

对桥梁健康监测系统理论的研究

桥梁设计理论的验证以及对桥梁结构和结构环境未知问题的调查与研究扩充了桥梁健康监测的内涵。本文结合近十年来桥梁健康监测的研究状况以及大跨度桥梁工程的研究与发展，较系统地阐述桥梁健康监测的内涵。     

谈大跨度桥梁结构的健康监测

本文阐述了大跨度桥梁结构健康监测的必要性,介绍了国内外桥梁结构健康监测技术的研究与应用现状,指出了健康监测的概念系统的组成以及主要监测内容,分析了桥梁结构健康监测技术的不足和发展趋势。     

基于健康观测的大跨度悬索桥结构评估

结合宜昌长江公路大桥的健康监控,探讨了悬索桥结构健康监控中的主要内容及实施方法.介绍了几种常见的桥梁结构评估方法,并对宜昌长江公路大桥进行结构评估,为同类桥型的健康监测及结构评估提供有益参考.     

海量数据管理技术在桥梁结构监测中的应用

介绍了桥梁结构监测中海量数据管理的现状,提出大型数据存储技术在桥梁结构监测中的应用,着重论述了海量数据存储与管理系统的总体方案,提出了数据管理平台的总体架构,构建了一套架构先进、性能高效的海量数据存储与管理平台。基于数据库集群技术,通过ORACLE数据库平台,有效地实现了大数据的管理使用,为大型桥梁的状态评估和日后的状态预测、溯源提供数据依据。