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     

桥梁健康监测与状态评在的研究现状与发展

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述２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。     

混凝土桥梁的损伤诊断与承载力评估

基于结构振动理论和系统识别技术的桥梁健康监测系统已显示出了良好的发展前景。主要阐述了钢筋混凝土桥梁损伤的五种诊断方法,即振动模态参数识别法、动力响应及动力系数法、超声波法、冲击回波诊断法和自然电位法,并对这些方法的特点和应用作了比较。同时提出了混凝土损伤识别的四种方法,即模型修正法、动力指纹分析法、神经网络法和专家系统法,并系统介绍了这四种方法的特点。通过对钢筋混凝土桥梁的损伤诊断和损伤识别,正确客观的评估桥梁的承载力和安全状况。最后介绍了国内外几种典型的评估桥梁承载力的理论和方法,并对其发展趋势作了展望。     

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.     

基于应变模态的刚构桥损伤诊断分析

随着车流量的不断激增和材料的不断老化,早期修建的桥梁结构承载能力逐渐下降。对结构的损伤进行诊断和恰当评估是健康监测系统的核心,而敏感的损伤指标是损伤诊断能够正确预警的关键。本文以数值分析为基础,选取应变模态参数和频率模态参数,通过对连续刚构桥的损伤诊断分析比较,提供了一种应用于此种桥型的结构健康监测方法。     

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。     

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．     

移动车辆加载下梁桥挠度影响线识别与损伤诊断方法

为了解决桥梁实测时程响应中存在结构动力成分与车辆多轴效应干扰的问题,提出一种基于挠度影响线识别结果的简支梁桥损伤诊断方法。首先,通过变分模态分解与小波变换法对桥梁时程响应进行预处理,以实现桥梁实测响应动力成分剥离,进而建立多轴车辆信息矩阵和影响线识别模型,从而剔除桥梁实测响应中车辆多轴效应,采用Tikhonov正则化方法识别出桥梁准静态挠度影响线,最后利用影响线差值曲率指标对桥梁损伤进行定位。研究通过两轴和三轴车辆移动加载下的车桥耦合模型验证所提方法的可行性与有效性。研究表明：所提两种影响线识别方法有效、可靠,影响线识别效果受车速和车型的影响较小,其中变分模态分解方法在车辆高速行驶下识别桥梁影响线用于损伤诊断效果更佳。     

大跨度预应力混凝土箱梁桥的健康监测系统

为了解决大跨度预应力混凝土箱梁桥出现的严重的安全问题(如结构性开裂和不正常的过度下挠等),设计和构建了该类箱梁桥的结构健康监测系统。依据箱梁的结构与损伤特点,该系统的软硬件包括5个部分:结构与环境温度监测子系统、挠度监测子系统、应变监测子系统(含箱梁桥关键断面的应变及主要裂缝的宽度)、动力特征监测子系统以及数据无线传输子系统。根据对箱梁桥该系统建设的经验与部分现场监测的结果,对健康监测系统的设计和构建提出了新的建议。     

Data based model free hysteresis identification for a nonlinear structure

In the last two decades, the damage detection for civil engineering structures has been widely treated as a modal analysis problem and most of the currently available vibration-based system identification approaches are based on modal parameters, namely the natural frequencies, mode shapes and damping ratios, and/or their derivations, which are suitable for linear systems. Nonlinearity is generic in engineering structures. For example, the initiation and development of cracks in civil engineering structures as typical structural damages are nonlinear process. One of the major challenges in damage detection, early warning and damage prognosis is to obtain reasonably accurate identification of nonlinear performance such as hysteresis which is the direct indicator of damage initiation and development under dynamic excitations. In this study, a general data-based identification approach for hysteretic performance in form of nonlinear restoring force using structural dynamic responses and complete and incomplete excitation measurement time series was proposed and validated with a 4-story frame structure equipped with smart devices of magneto-rheological (MR) damper to simulate nonlinear performance. Firstly, as an optimization method, the least-squares technique was employed to identify the system matrices of an equivalent linear system of the nonlinear structure model basing on the excitation force and the corresponding vibration measurements with impact test when complete and incomplete excitations; and secondly, the nonlinear restoring force of the structure was identified and compared with the test measurements finally. Results show that the proposed data-based approach is capable of identifying the nonlinear behavior of engineering structures and can be employed to evaluate the damage initiation and development of different structure under dynamic loads.     

桥梁结构承载力评估及可靠性鉴定的研究现状及发展

阐述了对桥梁结构承载力评估和可靠性鉴定的目地及意义.按4种评估鉴定方法(传统经验法、检算系数法、系统综合法、可靠度分析法)对这一领域的诸多方法作了总结和回顾,指出了各自的优缺点及适用范围.基于桥梁结构承载力评估和可靠性鉴定的研究现状,针对目前理论研究和工程实践脱节的现象,分析了该领域的主要的瓶颈问题.最后还对该领域的发展前景和亟待研究的热难点问题作了评述和展望.     

基于振动特性的损伤识别方法的研究进展

对基于振动特性的损伤识别方法做了比较详细的综述.介绍了基于振动特性的损伤识别技术的基本问题及其在土木工程中应用的历史发展与现状,并对有关方法进行了总结和评述.最后指出了基于振动特性的损伤识别方法还需要进一步解决的问题.     

桥梁的损伤识别

现在很多桥梁都安装了监测系统 ,自动损伤识别是桥梁健康监测系统的核心技术和热点研究问题。文章介绍了几种桥梁损伤的识别方法 ,包括动态法、静态法、有模型法、无模型法、位移法、应变法以及 BP和 RBF神经网络法的比较。目前健康监测系统尚不具备损伤识别能力。如何设计一个高效的用于结构损伤识别的自动损伤识别系统 ,是个值得研究的问题     

温度对桥梁动力特性的影响研究

摘要：环境因素（如温度和行车荷载等）变化会引起的结构动力特性的变异,因此,在基于振动的结构健康监测和损伤识别技术中,如何区分环境因素变化与结构损伤所引起的结构动力特性的变异性,并量化环境因素对结构动力特性的影响显得非常必要。本文在吉昌特大桥通车前对其主桥和引桥的动力响应和温度分别进行了测试。首先,用模态自动识别程序识别得到两座桥的前三阶模态。其次,得出箱梁桥的前三阶模态频率和T型梁桥的第三阶模态频率与温度具有显著的负相关性的结论。最终,分别建立了两座桥的动力特性与温度之间的线性回归模型。