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.     

桥梁运营监测数据相关性分析及温度效应剔除

针对某重载铁路桥梁运营监测数据,获取了温度、应变及挠度的基本特征,分析了结构温度与环境温度、结构应力以及结构挠度之间的相关性。进而将运营监测数据的组成分为荷载高频段和长波低频段,采用小波变换,将二者进行分离,分别得到了由温度效应和外部荷载所引起的桥梁应力及挠度数据,结果表明：桥梁结构温度变化主要依赖于其所处的环境温度;主梁截面温度较桥墩截面温度在趋势上更符合环境温度的变化;主梁在纵桥方向上的不同位置具有一致的温度分布形式;温度对桥梁应力和挠度均具有较强的相关性;剔除温度效应得到的列车活荷载作用下桥梁结构的响应结果更为精确,可为后续桥梁运营安全分析与评估提供科学数据和参考。     

基于支持向量机的桥梁应变噪声数据重构

针对桥梁结构健康监测系统中应变数据存在噪声干扰现象,提出一种邓氏灰度关联度计算方法,分析与计算传感器噪声数据之间的关联度,选择关联度大的信号作为支持向量机的输入向量,实现基于支持向量机的噪声数据重构,以恢复测量数据,并以均方根和频域功率谱来评估重构数据的效果.由桥梁监测数据的试验仿真分析表明,所提出关联度计算和基于支持向量机的数据重构方法是正确、有效的.     

基于长期监测数据的桥梁局部时变可靠度分析

本研究提出了一个基于长期监测数据的桥梁局部时变可靠度分析方法。首先,对原始监测应变数据进行预处理,滤掉电磁干扰导致的异常数据;然后,考虑到季度温度效应对监测应变数据统计特征的影响,基于年温度监测数据,采用聚类分析法,对桥梁局部位置的监测数据进行统计时间段划分,实现了统计时间段内荷载效应数据对应统计特征的提取;进而,结合结构抗力经时变化模型,对桥梁结构考虑抗力衰减的抗力时变概率分布进行分析;最后,对在役桥梁局部监测点位置进行了全期局部时变可靠度分析。通过实桥数据分析,验证了所提方法的合理性和有效性,为桥梁结构局部时变可靠度分析提供了理论基础和应用方法。     

斜拉桥主梁应变监测分析

基于健康监测系统的桥梁养护管理是保证其安全运营的重要手段.而对监测数据进行分析以把握结构的工作状态是一个必须环节.结合新密某桥梁的工程实践,运用有限元软件建立主梁有限元空间模型,模拟分析施工阶段主梁应力,并对应力理论值和实测值进行对比与分析.结论将为同类桥梁应力监测提供参考.     

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.     

综合岭回归和SARIMA方法在桥梁健康监测数据分析中的应用

桥梁健康监测系统的实测数据普遍存在缺失问题,为了保证桥梁监测数据的完整性,更好地预测桥梁未来的健康状况,提出了一种具有样本内和样本外预测能力的组合模型。样本外预测可以基于现在数据预测未来的桥梁健康状态,样本内回归用于填补传感器数据中的缺失值,确保桥梁监测数据的完整性。由于不同位置处相同类型传感器的相关性较强,首先利用岭回归（Ridge Regression,RR）解决共线性问题,建立各传感器数据之间的关联,并预测缺失数据。接着引入季节性差分自回归滑动平均(Seasonal Autoregressive Integrated Moving Average,SARIMA) 方法,利用其样本外预测能力并结合岭回归方法预测桥梁未来运行数据。然后,通过设立预警值实现健康状况预警,以保证桥梁健康运行。最后,将该方法应用于实桥中,验证了其有效性,为传感器数据填补以及预测桥梁未来状态提供了一个有效的预测模型。     

桥梁长期健康监测大数据温度与应变特征及关联性分析

针对在珠江黄埔大桥北汊斜拉桥稳定运营阶段采集到的温度和应变大数据时间序列,进行特征分析,获取了温度和应变数据的基本特征,初步探索了二者的关联性。进一步利用傅里叶变换和小波变换对监测数据进行分析。结果表明温度与应变数据存在周期为24 h和12 h的频域成分,并且温度与应变之间有明显的正相关性。最后,建立了斜拉桥的整体和关键局部梁段有限元模型;结合小波变换的小波细节层信息,验证了24 h周期的温度与应变信号之间的关联性,证明了日温对应变有显著的影响。对桥梁长期健康监测温度和应变大数据所采用的数据分析方法及有限元验证方法可为桥梁长期健康监测数据的分析和数据挖掘提供有价值的参考。     

桥梁模态频率与运营环境作用的相关性

桥梁模态频率随运营环境作用的变化规律是结构健康监测的研究主题之一.根据东海大桥6a监测数据的周期变化特性,识别了运营条件下主梁竖弯、侧弯、扭转基频变化的影响因素,采用偏相关系数和周期平均法对比了各因素的影响程度.研究发现,东海大桥的模态频率存在1 a、1周、1 d、12.42 h等变化周期,与结构温度、交通荷载、风荷载、海面高度等的变化周期相吻合;结构温度和交通荷载是引起该桥频率变化的最主要因素,它们在各周期上的相对影响大小不同;周期平均法可有效分离监测数据中的年、周、天周期成分,揭示不同运营环境作用与频率变化的相关性.研究结果有助于加深对桥梁运营期频率变化的理解,从而更准确地评估结构性能.     

浅谈桥梁检查与桥梁结构检测

目前,对桥梁的检测,判定桥梁结构状况,主要是通过人工目测检查、手工记录打分,检测结果不够科学。但有些桥梁的检测就要准确判断桥梁实际工作状况,尤其是一些出现问题的桥梁,检测数据为桥梁加固或大修提供依据,需要进行深一步的桥梁结构材料的检测和荷载试验。重视桥梁检测,提高桥梁管理水平,掌握试验数据处理和分析方法,了解桥梁检测的工作程序、检测项目及检测方法,对于提高桥梁的安全使用有着重要的意义。     

运营期桥梁火灾后结构检测成套技术

为了对桥梁结构火灾后的状态进行检测评定,在传统检测方法的基础上,结合火灾事故特点,对结构进行针对性检测与评估,并第一时间评定桥梁承载能力的受损程度,评判其是否影响行车安全。依托典型的实际工程案例进行了较为系统的阐述,具体包括检测方法、监测手段、成果分析、管养建议等。在常规外观检查方法的基础上,采用3D扫描技术对受损结构进行实体建模分析,定量分析病害开展部位及损伤程度,并对混凝土、钢筋等主要材料的劣化部位进行了取样分析,分别在现场和实验室对桥梁受损状况进行了综合性评价;从结构整体姿态角度对桥梁进行跟踪监测,预警火灾损伤对结构安全可能带来的不利影响,进一步保证桥梁后续运营安全;依据现场检测数据及理论分析,对桥梁受损结构温度场、材料退化程度、损伤等级、承载能力等方面进行了分项评定;并从病害维修及后续管养等角度分别提出了较为合理和针对性的处治意见。最后,根据此类项目特点,总结相关技术经验,研究形成了运营期桥梁火灾后结构检测成套技术。研究结果表明:火灾后混凝土强度和钢筋性能的实际劣化程度比规范推定结果要小,应依据实际情况对桥梁承载能力现状进行折减和准确评价;提出的成套技术的有效运用,可在一定程度上提高火灾后结构检测评定的效率和准确性,是现有检测技术和规范的有效补充,该研究为类似事故桥梁的运营管理决策提供了一定的理论依据。     

声发射技术在桥梁检测中的应用综述

在役桥梁的安全检测是桥梁健康、有效运营的保证.目前用于桥梁检测的方法有动静载试验法、混凝土强度试验法、超声波探测法及声发射检测法等,其中,声发射检测法由于具有动态和实时等特点,因此在桥梁的检测中得到了有效的应用.本文就国内外关于声发射技术在桥梁检测中的应用现状进行了简要的阐述.     

基于Python的房屋安全健康监测数据处理与预测分析

房屋安全问题愈发受到重视,对于老旧房屋的自动化健康监测十分必要。本文在此背景下,优化自动化监测数据的预处理流程,使用Python丰富的“库”资源构建预处理程序。程序使用灰色关联法对数据进行可信度评估筛选数据,利用箱形图筛选异常数据,并对异常数据和缺失数据进行插补替换,最后使用卡尔曼滤波平滑数据以降低数据离散度;自动化监测设备因自身特点易受到周围环境的影响,为此提出了一种利用人工监测数据校核自动化监测数据的数据比对方法,以保证自动化监测数据的准确性和可靠度;最后使用拟合曲线实现变形监测数据的短期预测,预测精度达到0.1%,有效预测时间约10天,最终的结果满足程序设计需求。     

混凝土桥梁健康监测中的温度滞后效应

挠度是桥梁健康监测的重要指标,影响运营阶段桥梁结构挠度的因素众多,其中温度的影响往往不亚于活载。温度效应特别是日照温差效应的存在,使健康监测数据的评估分析变得困难,因此需要研究温度监测值与挠度监测值之间的规律,为监测数据中温度效应的分离提供支持。分析了日照温度传导的计算理论,发现要通过求解微分方程来确定桥梁温度场在工程上较难实现。通过对江津长江大桥箱内外温度及跨中挠度的监测数据进行分析,发现箱内温度变化较箱外温度平缓且存在滞后性;温度监测值和挠度之间存在很强的相关性,其中箱内温度监测值与挠度相关性更强;跨中挠度监测值较箱外温度值变化具有滞后效应。故从挠度监测数据中分离温度效应时,应将滞后时间考虑在内,以期得到更准确的结果。     

基于LabVIEW的桥梁健康监测数据采集系统

桥梁健康监测的第一步是如何实现现场桥梁结构输入输出数据和环境音像资料的精确采集和存储.针对香港新界西青衣南桥的特点,基于LabVIEW软件平台,开发桥梁健康监测数据采集系统,采集并存储桥面运行重车车型、轴数、车速和车辆视频音像资料以及运行重车作用下桥梁的应变和加速度响应时程数据,为桥梁健康监测提供高精度实时原始数据.五昼夜的现场监测结果表明该系统运行正常、桥梁响应数据采集精度高、运行车辆音像资料全面,不失为大型桥梁健康监测采集系统的有益尝试.     

在役桥梁中混凝土材料的徐变监测与分析

在一个某大桥的长期健康监测系统支持下,以长达1 000多天的大量监测数据为基础,系统地综合分析活载、温度分别等情况,从中遴选出可以同于分析桥梁徐变应变的初始监测数据。通过对遴选的有效监测数据的分析,成功地获得在役混凝土桥梁的混凝土徐变,并且实测值和理论分析的结果比较吻合。进而基于徐变分析,本文推断桥梁跨中挠度的变化趋势,有限元模型的分析很好地证实本文的推测。通过徐变监测分析,不仅直接得到了在役桥梁混凝土徐变随外加荷载的变化规律,有助于从监测应变推断桥梁的变形趋势。     

基于三维扫描的钢筋混凝土梁受力状态反演方法

以实验室简支梁静力加载实验为数据来源,针对现有健康监测中传感设备的费用高、寿命短、数据接收困难等问题,提出了一种基于三维激光扫描技术的无损非接触检测方法,并结合有限元仿真技术,采用有限元正分析的位移反分析理论反演结构现状下弹性模量、受力状况以及重点监测部位应变,弥补了传统健康监测需表贴应变片、埋设传感器等带来的局限性,且有效降低了成本,为桥梁结构的健康监测与诊断评估提供了一种新方法、新思路.     

基于本福特定律的煤矿安全数据真实性判定研究

由于在煤矿安全监管中,存在着对各项安全数据篡改的违法违规行为,严重影响了煤矿的安全运行。因此,首先阐述了对煤矿安全数据进行真实性判定的重要性。然后论述煤矿安全监测数据采集和应用中的存在的问题,最后提出了基于本福特定律的煤矿安全数据真实性的判定方法,并通过对淮南矿井安全数据的分析,证明了该方法的科学性和有效性。     

既有桥梁结构劣化状态评估

为提高既有桥梁结构劣化状态评估结果的准确性,本文基于既有桥梁的监测、检测数据以及有限元手段,提出了既有桥梁劣化状态的评估方法。首先,基于既有桥梁监测数据,采用精确的效应分离法实现恒载效应增量的分离,然后利用有限元手段建立该桥的劣化响应回归模型,最后将恒载效应增量代入回归模型中实现既有桥梁劣化的评估,并通过桥梁定期检测结果验证了评估结果的合理性。结果表明：该既有桥梁仅出现轻微劣化,且所建议的既有桥梁劣化状态评估方法是合理的,可为既有桥梁结构承载能力评估奠定基础。     

在役桥梁垮塌风险评估及预防策略

我国在役桥梁数量庞大,桥梁结构形式多样,运营安全风险问题严重,事故频发,缺乏系统的在役桥梁安全风险评估方法。笔者基于我国近20年来桥梁垮塌事故的调查数据,宏观分析了在役桥梁由于先天不足、自然灾害、人为因素以及达到使用年限等因素导致垮塌事故的几率,对不同桥型垮塌事故产生的原因进行总结归纳,并提出针对性的桥梁垮塌风险等级评估方法和预防策略。为桥梁运营管养单位提供借鉴,以减少桥梁重大安全事故的发生。