考虑环境因素影响的悬索桥整体状态预警方法

基于长期监测数据并采用主成分分析方法建立了润扬大桥悬索桥实测模态频率的环境条件归一化方法,有效地分离了环境因素变化对模态频率的影响,并在此基础上联合应用欧氏距离判别函数和假设检验方法识别模态频率的异常变化.分析表明,该方法可以识别出悬索桥模态频率0.1%的异常变化,具有较强的损伤敏感性,并且不需要监测环境因素变量,适用于悬索桥结构的在线监测与预警.此外,实测分析表明,悬索桥整体状态预警应选择非线性主成分分析方法并采用高阶模态频率作为监测参数.     

润扬大桥悬索桥小波包能量谱与温度的季节相关性研究

对润扬大桥悬索桥236天的小波包能量谱与温度实测数据进行了季节相关性研究．分析结果表明，润扬大桥悬索桥的小波包能量谱与温度具有明显的季节相关性，其特征频带能量比的日平均值随着温度的季节变化在一年中可以发生平均约200％的变化．在此基础上采用6次多项式模型对小波包能量谱与温度进行了统计建模，并采用均值控制图法对特征频带能量比的异常变化进行了统计模式识别．分析结果表明，运用本文方法可以有效地消除温度的季节变化对悬索桥实测小波包能量谱的影响，较好地识别出结构损伤引起的特征频带能量比10％的异常变化，并且与实测模态频率相比，小波包能量谱更适合于大跨桥梁结构的在线实时损伤预警．     

润扬大桥斜拉桥实测响应的 小波包分析及其环境变异性研究

将环境荷载激励技术与小波包分析技术相结合, 提出了环境激励下基于小波包能量谱的大跨斜拉桥结构损伤预警方法. 在此基础上对润扬大桥斜拉桥结构的实测加速度响应进行了小波包分析, 详细地考察了环境激励下斜拉桥实测小波包能量谱及其损伤预警指标的环境变异性. 分析结果表明, 实际环境条件(交通荷载、环境温度和台风荷载)与斜拉桥实测小波包能量谱存在较为明显的相关关系, 主要表现为环境温度的变化对小波包能量谱的影响是长期性的趋势, 而交通荷载和风荷载的影响则由于荷载的非平稳性呈现瞬时的颤动变化. 实测数据的分析结果进一步表明, 基于小波包能量谱的结构损伤预警指标 ERVD能够敏感地表征环境温度和台风激励对润扬大桥斜拉桥振动特性的影响. 因此, 结构损伤预警指标ERVD适合于环境振动测试下的大跨斜拉桥结构的实时损伤预警.     

润扬长江大桥结构损伤预警系统的设计与实现

研究了润扬长江大桥结构损伤预警系统的功能、体系结构、数据库和应用软件的设计与实现方法.提出了结构损伤预警系统的两级架构设计和两阶段实现方法,以保证结构损伤预警的实时性和准确性.建议采用Client/Server和扩展Browser/Server两种系统模式相结合的形式将结构健康监测系统与损伤预警系统相互结合,并采用MIMOSA数据库规范进行损伤预警数据库的设计.针对基于扩展Browser/Server模式的损伤预警软件特点,提出分别采用ActiveX技术和ASP技术实现客户端和服务器端应用的软件设计方法,并在此基础上编制了润扬长江大桥结构损伤预警系统软件.     

基于最大熵理论的润扬悬索桥桥址极值风速预测

基于最大熵可靠度理论,提出了润扬大桥悬索桥的桥址极值风速预测方法,从而为润扬大桥悬索桥的风效应可靠度评估提供实际的荷载概率模型.根据桥址实测短期风速风向数据,计算了反映桥址气候特征的日最大风速风向频度函数,并计算了统计的桥址风速风向联合概率密度函数曲面.在此基础上采用最大熵法建立了桥址的风速风向联合概率模型,并对润扬大桥悬索桥50年和100年重现期内的极值风速进行了预测.分析结果表明,采用联合概率模型能够较好地描述润扬大桥悬索桥桥址的良态气候风场模式,并且桥址预测的极值风速小于设计风速,说明润扬悬索桥抗风设计时考虑了较大的安全度.     

润扬大桥斜拉桥结构安全评估的有限元建模与修正

通过对润扬长江公路大桥斜拉桥的有限元建模和模型修正过程,探讨了大跨桥梁结构以损伤预警、损伤识别与安全评估为目标的有限元建模策略.根据斜拉桥桥面系的特点和安全评估的要求,建立并修正了三维精细有限元模型,动力特性分析结果与实测结果的对比证实该有限元模型的正确性和可靠性.探讨了正交异性桥面系的有限元模拟方法,并以损伤预警与损伤识别为目标建立了简化有限元模型.与精细模型的动力特性对比表明,该模型可作为结构损伤预警与损伤识别分析的有限元模型.     

金属磁记忆检测方法在钢结构静载与疲劳试验中的应用研究

结构裂纹无损检测是钢结构性能评价的基础。介绍了一种基于金属磁记忆的无损检测方法。为验证该方法对于钢结构性能检测和评价的适用性,首先开展了全母材和带焊缝的钢材标准试件的静力拉伸试验研究,获取了矫顽力随荷载和应变的变化规律。然后,通过开展钢桥面板疲劳试验,对矫顽力与裂纹萌生扩展之间的相关性进行了研究。相关成果可为该方法推广应用提供参考。研究表明:内力水平越高,矫顽力值越高;相比于弹性应变,矫顽力值对塑性应变更为敏感。当宏观疲劳裂纹出现时,矫顽力值出现10%的下降,而在出现前矫顽力值仅发生2.5%左右的波动,因此该方法对宏观裂纹的检测较为适用,而对于微观裂纹的检测效果较差。     

运营状态下南京长江二桥拉索索力测试与分析

为准确获取运营状态下拉索索力,采用动测法对南京长江二桥进行了拉索索力测试,讨论了车辆荷载、阻尼器以及环境温度对索力测试的影响,并对运营状态下的索力测试结果进行了对比与分析.研究结果表明:相对于面外振动,拉索面内振动更容易受车辆荷载影响,利用面外振动可以较好的确定拉索的自振频率;阻尼器和温度对拉索自振频率影响较小.通过对比成桥状态的拉索索力测试值和本次索力测试值,可看出个别拉索索力变化较大,大部分拉索索力变化较小.     

基于Morlet小波变换的结构密集模态参数识别

为了解决结构密集模态识别精度不高的问题,提出了基于Morlet小波变换进行结构模态参数识别的一套方法流程.首先,从公式推导的角度对结构模态混叠的机理进行研究分析,明确和量化了密集模态的定义,提出了结构模态密集度指标——相邻模态的频率比,以此判定应用Morlet小波变换进行模态识别的有效性.其次,针对边端效应和噪声污染的不利影响,改进了小波变换识别结构模态参数的方法,并提出了最优小波中心频率的选取方法.理论研究结果表明,当相邻模态的频率比值一定时,随着阻尼比以及相邻模态阻尼比差值的增加,模态混叠的严重程度也增加.数值仿真算例结果表明,这种改进的模态识别方法可有效地识别结构的模态参数,且能够获得较高的参数识别精度.     

面向结构损伤预警的小波包能量谱识别参数

对Benchmark钢框架结构试验数据和润扬大桥悬索桥监测数据进行了小波包能量谱损伤预警分析,在此基础上详细考察了不同小波函数和小波包分解层次的损伤预警效果.结果表明:Daubechies小波和Coiflets小波适用于结构损伤预警,并且实际工程中应采用较大的小波函数阶次以获取较好的时域分辨能力和损伤预警能力;小波包分...