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。     

无人机晃动下基于相位的视觉振动检测

针对无人机平台视觉振动检测不准确的问题，文章提出一种抗无人机晃动的视觉振动检测算法，用于实现无人机拍摄镜头不稳定情况下的振动检测。该算法利用目标振动的局部性和无人机晃动的全局性，从源视频的混合信号中提取出目标振动。首先根据像素点亮度变化的剧烈程度实现目标振动区域与背景区域的分离；其次对图像的背景区域进行特征点提取，并求解背景区域的运动矩阵；然后对目标区域进行运动矫正，去除其包含的背景信号分量，即晃动信号分量；最后提取目标振动区域的局部相位序列，构建振动信号，并检测其振动频率。为了验证该算法的准确性，使用无人机在不同晃动幅度下拍摄多组视频并检测其振动频率。实验结果表明，该算法具有较高的准确性与鲁棒性，能够有效去除无人机晃动干扰，准确提取出视频中的目标振动信号。     

桥梁振动状态远程监测系统研究

根据桥梁振动监测的实际要求与特点,设计了桥梁振动数据远程监测系统.该系统可以根据预设的周期和触发条件自动采集桥梁的振动状态参数,并通过网络在远端监控中心的主计算机系统上处理、显示测量结果,实现了振动信号的网络化实时采集和传输.现场应用情况表明,系统具有实时性强、可靠性和准确性高、可移植性好等特点.该系统对大坝、公路桥、大型建筑体等大型结构的远程健康状态监测领域有一定的参考价值.     

桥梁振动智能供电方法探究

本文通过国内外振动能量采集方案的对比研究,由桥梁振动得到环境振动能出发,以桥梁健康监测系统器件提供电量为目的,设计了＂能量转换-能量存储-能量管理＂的智能供电方法。能量转换以＂悬臂梁-连杆＂为机械结构模型将机械能转换为电能,能量存储结合超级电容和蓄电池的各自优点进行设计,能量管理根据实时电量需求由单片机控制管理。     

大跨度斜拉桥多尺度有限元模型及其修正

提出了建立大跨度桥梁多尺度基准有限元模型的基本框架和方法,首先将桥梁各节段精细建模,运用子结构技术建立桥梁多尺度初始有限元模型;然后由桥梁健康监测系统实测频率、位移和应变数据构建桥梁多尺度指标,提出了多尺度有限元模型修正方法,并运用该方法得到了桥梁多尺度基准有限元模型;最后将模型计算数据与实测数据进行了对比分析,验证了该多尺度基准有限元模型的合理性.     

开封黄河二桥主桥动力特性分析

以大广线开封黄河二桥主桥--7塔8跨预应力混凝土矮塔斜拉桥为研究对象,借助MIDAS/Civil有限元程序建立了该桥梁空间有限元计算模型,采用子空间迭代法计算了桥梁的动力特性.计算结果表明,该桥梁的低阶振动主要表现为桥面系的整体竖向振动和桥塔的横向振动,桥梁结构的自振周期较大,振型较为密集,由于该桥梁宽跨比较大,桥面整体竖向振动出现比较早,桥梁的第1阶扭转频率与第1阶竖弯频率之比为4.01,表明该桥梁具有良好的气动稳定性.     

重载车辆-简支梁桥耦合振动影响参数分析

文章针对公路桥梁的车桥耦合振动响应问题,提出基于ANSYS单一环境下的车桥耦合振动响应数值分析方法。该方法将桥梁与车辆模型均独立建立于ANSYS环境下,其耦合作用关系通过APDL编程语言计算并将其在任意时刻施加于车辆及桥梁结构,最终得到振动的时程响应。通过与相关文献的对比验证,发现该方法正确可行,适用于复杂行驶工况的计算,易于工程人员操作。利用该算法研究了当车辆上桥速度、出桥速度变化时,车辆匀变速行驶通过简支梁桥时的车桥耦合振动响应,以及当桥面出现局部凹陷时,凹陷位置、车辆行驶速度变化时的车桥耦合振动特性。     

基于插值fast Fourier transform谐波分析的桥梁状态评估方法

桥梁的环境振动信号包含了各种环境噪声成分,如何从噪声影响中提取桥梁的真实自振频率,并进行桥梁状态评估是亟待解决的问题.本文对环境激励下的大跨桥梁响应信号进行了研究,根据环境激励在低频段近于平白噪声以及线性系统在环境激励下,各输出点测量信号之间相关函数与结构的脉冲响应函数具有相同的数学表达式——均是主频正弦函数的叠加这一特点,建立了插值fast Fourier transform(FFT)频谱校正技术分析各测点相关函数的方法.该方法能在白噪声背景下精确提取桥梁振动频率、幅度和相位等模态参数,简单实用,不仅能在线识别参数,而且对桥梁单点激励和多点同时激励均适用.将校正后的主频与三维有限元计算结果相对比,能对桥梁结构整体状态和工作性能进行评估.最后,一座实桥动力试验和计算结果证明了该方法的能有效用于运营条件下桥梁状态的评估.     

基于遗传优化神经网络算法的桥梁结构损伤识别

当前越来越多的大型桥梁结构安装了健康监测系统,作为桥梁健康监测系统的核心,结构损伤识别技术成为研究热点.基于人工神经网络和遗传算法的优点,提出了一种新的方法——遗传优化和神经网络混合算法(用遗传算法优化神经网络的初始权重,)实现桥梁结构损伤的位置和程度的识别.与传统的人工神经网络算法相比,该方法克服了其易于陷入局部最优的缺点.对工程实例梁的试验数据进行分析和结构损伤状况识别,结果表明,该算法的可行性和可靠性,可以应用于类似结构损伤的识别与评价.     

传感器优化布设在桥梁健康监测中的应用

回顾了振动模态分析技术中关于传感器最优布点方法的研究,针对桥梁结构健康监测中有关指纹析识别以及模型修正所需的模态动态信息,提出了一套传感器优化布设的方案,目的在于迅速有效地从一个自由度繁杂的结构模型中选择出关键的测点位置,在含噪声的环境中实现对结构状态改变信息的最优采集,改善早期对大型柔性结构的整体探伤能力。     

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.     

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     

大电流母线桥电磁激励振动与噪声数值分析

针对低压大电流母线桥的降噪难题,建立了某型号母线桥的全三维数值模型,应用有限元和边界元综合分析法,对其进行了振动声学数值计算.计算过程中,以电磁场分析结果作为振动分析外激励载荷,进行振动响应分析,再以振动响应计算结果作为声学边界条件,采用间接边界元法,对母线桥声学特性进行了计算,计算结果与实验数据对比表明仿真模型和计算方法的有效性.在此基础上,根据仿真结果改进结构,实验验证其具有良好的降噪效果.     

Finite element model updating of bridge structures based on sensitivity analysis and optimization algorithm

The dynamic characteristics of bridge structures, such as the natural frequencies, mode shapes and model damping ratio, are the basis of structural dynamic computation, seismic analysis, vibration control and structural health condition monitoring. In this paper, a three-dimensional finite-element model is established for a highway bridge over a railway on No.312 National Highway and the ambient test is carried out in site, the dynamic characteristics of the bridge are studied using the finite-element analysis and ambient vibration measurements. Comparison between the theoretical and experimental results shows that the frequency differences of the modes range between 0.44% and 8.77%. If the measurement is more reliable, the finite element model updating is necessary. Thus, a set of design variables is selected based on sensitivity analysis, then the finite element model of the bridge is updated based on optimization algorithm. The results of model updating show that the proposed updating method in this paper is more simple and effective, the updated finite element model can reflect the dynamic characteristics of the bridge better, the analytical results can provide the theoretical basis for damage identification and health condition monitoring of the bridge.     

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。     

波动问题中桥梁转体结构等效动力计算模型

研究铁路环境振动在转体桥梁中传播的波动问题时,转体结构的模拟至关重要。精细化建模能够有效提高结果的准确性,但其建模过程较为复杂且求解需耗费大量计算时间。为了提高波动问题的求解效率,基于结构动力学中阻抗等效原则对转体结构复杂几何进行了简化,推导了等效计算公式,建立了等效的动力计算模型,通过将实测的加速度时程作为输入,求解结构振动响应,并结合精细化有限元模型和现场振动试验的结果验证其准确性。研究表明：本文所提出的等效动力计算模型可得到较为精准的响应结果,且求解时间仅为精细化有限元模型的29%。该模型具有建模简单、计算快速等优点,能够为研究转体桥梁波动问题提供一种新的建模思路。     

基于大数据的桥梁健康监测数据存储及预警方法

提出一种基于大数据的桥梁健康监测系统平台,在全面考虑影响桥梁服役性能的各个因素下对桥梁安全状态进行评估和实时预警。该系统平台利用容错率高的分布式文件系统以及计算效率高的平行数据处理引擎,具有高可靠性、可用性和存储效率,且易于扩展。进而采用多因素分析方法充分挖掘桥梁各个传感器实时数据之间隐含的关联性,通过分析数据相关性准确建立桥梁服役性能评估模型,并对桥梁安全状况进行实时预警。此外,该系统平台为测试模型的有效性,分别采用多种模型验证方法进行评估,确保大数据分析方法的可靠性。     

桥面铺装对中小跨径桥自振频率的影响分析

为了对桥梁结构计算中是否需要考虑桥面铺装质量对桥梁结构自振频率的影响进行分析,以曲线连续梁桥为对象,采用空间梁单元建立动力分析模型,通过模型桥的实测与计算结果对比分析,验证了空间梁单元模型是可行可靠的。基于现场曲线桥,对实桥进行自振频率实测,与此同时,分别建立4种有限元模型来讨论桥面铺装、护栏质量和尺寸对自振频率值的影响,通过现场实测与4种模型计算的自振频率值得比对分析,表明：模拟考虑的越精确,计算结果与实测结果越接近,但计算工作量大;以精确模拟计算结果为参照,裸梁的计算更接近。针对新建桥,不考虑铺装质量的结果更加合理,在设计计算中往往考虑桥面铺装的质量,却不考虑其对截面几何特性的影响是偏不利的。     

基于小波变换的钢桁梁桥损伤识别数值分析

为了验证基于曲率模态理论和小波变换相结合的损伤识别方法在桥梁结构监测中的适用性,采用SAP2000软件创建钢桁梁桥有限元分析模型.通过调整节点处单元弹性模量的方法改变节点的连接刚度,并模拟节点的不同损伤工况,然后对结构的模态振型进行曲率模态计算.在Matlab软件中应用Bior3.9小波函数编程,提取曲率模态信号的小波变换系数得到损伤指标D值,根据小波变换模极大值法对桥梁节点进行损伤识别.研究结果表明,该方法能够较好地识别出损伤节点的位置,并且损伤指标会随着损伤程度的提高而增大,为钢桁梁桥的损伤检测和健康监测提供了一定的参考和借鉴.