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。     

浅谈桥梁结构健康监测

桥梁结构健康监测（对简称：桥监,下同）对于保障桥梁使用功能、安全运行、延长桥梁使用寿命、避免桥梁坍塌和局部破坏等严重事故发生有着重要的现实意义,近年来,桥梁结构健康监测成为国内外学术界、工程界的研究热点,本文阐述了桥梁结构健康监测的概念、监测系统、现状和发展方向。     

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。     

基于大跨度桥梁健康监测方法研究

桥梁健康监测和养护已成为国内外相关领域的研究热点.本文详细地介绍了桥梁健康监测系统的具体构成,并对桥梁的安全评估模型进行了全面的理论分析.     

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。     

桥梁健康监测系统概念设计

针对目前国内外桥梁健康监测系统的研究现状,深入总结和思考了目前桥梁健康监测研究存在的问题并且从概念意义上指出了诸如桥梁安全预警和桥梁损伤识别等关键问题可能的解决思路.根据桥梁不同状况及经济因素,梳理了三个等级的桥梁健康监测系统的框架,给出了每一等级健康监测系统设计的方法和应用条件.最后,初步探讨了桥梁健康监测系统设计的准则和设计步骤.取得的研究成果为桥梁健康监测系统的实用化研究提供了参考.     

大型桥梁健康监测动态及发展趋势

大型桥梁健康监测是近年来国际上的研究热点。首先给出了桥梁结构健康监测系统的内涵和基本组成 ,再结合国内外已建立健康监测系统的几座典型桥梁 ,阐述了健康监测系统的内容和设计准则。回顾和总结了桥梁健康监测近年来所取得的成就 ,并分析了存在的问题和难点。最后展望了桥梁健康监测的发展趋势 ,重点探讨了桥梁健康监测的智能控制技术。     

大跨径桥梁运营健康监测发展探讨

主要论述大跨径桥梁结构在运营期间健康监测方法的发展、监测手段、监测效果,以及目前大跨径桥梁监测手段发展的趋势。     

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。     

基于连通管原理的桥梁挠度自动监测系统

基于连通管原理,采用电感调频液位传感器、RS-485通讯技术、光纤通讯技术和计算机技术,设计了一种桥梁挠度自动监测系统,能够对桥梁挠度进行远程自动监测,且不受人为因数和环境影响.系统于2004年初安装于洞庭湖大桥,工程应用表明系统稳定可靠,挠度测量结果的相对误差小于5%,能有效用于桥梁挠度的长期监测.     

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.     

毫米波雷达数据驱动的桥梁挠度预测

为监测公路桥梁健康状况从而保证车辆行驶桥面的安全性,基于毫米波雷达监测的桥梁挠度数据,结合深度学习理论,提出了一种基于卷积神经网络（convolutional neural network, CNN）与门控制循环单元（gate recurrent unit, GRU）组合的桥梁挠度预测模型。首先,获取高速公路大桥高精度挠度数据,通过数据预处理,在保留原始数据特征的基础上,修复部分噪声数据;其次,将处理后的样本数据、时间步长和特征数的三维数据,以桥梁挠度数据序列构造的输入矩阵作为输入层,经过CNN-GRU组合模型的密集连接层后,输出预测桥梁挠度值。最后,选取具有代表性的监测点数据,利用均方根误差 (root mean square error, RMSE)、平均绝对误差 (mean absolute error, MAE)、平均百分比误差 (mean absolute percentage error, MAPE)进行预测效果验证。结果表明,CNN-GRU模型的精度更高：较于传统LSTM（long short-term memory）模型在RMSE上提升了59.65%,MAE提升了61.30%;较于CNN-LSTM模型在RMSE上提升了2.48%,MAE提升了4.87%。其对于桥梁挠度极值及趋势的判断基本准确,可以作为桥梁健康状况预测的科学依据。     

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。     

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。     

钢管砼肋拱桥静载试验挠度观测方法

针对福州解放大桥车辆静载试验挠度值测试,采用多台精密水准仪做固定测站观测,探讨各拱肋断面观测点挠度观测方法及观测精度标准,对该桥各观测点挠度值实测结果与理论计算进行精度评定和比较分析     

基于数据关联度的监测数据预测方法

为解决病态数据对损伤识别与状态评估的不利影响,提出基于数据关联度的监测数据预测方法。通过BP神经网络建立多通道数据间的关联度模型,以数据间的关联度对出现病态数据通道的数据进行预测和修正,并通过实测数据进行验证。研究表明考虑多通道数据间关联度的预测值比单通道的预测值具有更高精度,能够满足工程应用要求。     

基于门控宽度模型的结构监测数据预测

随着信息技术的不断发展,机器学习在结构自动化监测中的应用逐渐增长。数据分析与预测作为结构自动化监测的重要一环,是保障结构安全的关键。针对目前结构监测数据预测方法未充分挖掘数据特征和运算时间冗长的问题,提出一种基于门控宽度模型（gated broad learning system, G-BLS）监测数据预测模型。G-BLS在BLS特征节点增加遗忘门和循环反馈门机制,能够控制特征节点提取相关性高的信息。与深度模型相比,G-BLS模型网络结构简单,在保证预测精度的同时大大减少了模型训练时间。实测的地铁基坑沉降数据测试结果表明,G-BLS可有效实现预测监测数据的可靠性与实时性,是一种精准快速的结构监测数据预测方法。     

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。     

基于合成车流的桥梁车辆荷载效应极值预测

车辆荷载是公路桥梁设计与评估过程中的关键问题之一,现有规范的车辆荷载取值适用于一般设计,对于精度要求更高的在役桥梁评估或桥梁关键构件设计,应结合实际车辆荷载特征,建立相应的车辆荷载模型.考虑我国现有大量静态车辆交通流数据的特点,提出了采用合成车流方法模拟交通流并实现荷载效应预测的方法,详细描述了基于合成车流的车辆荷载效应模拟方法,检验了Rice公式方法对于合成车流荷载效应极值预测的适用性,以此建立基于合成车流的车辆荷载效应模拟及其极值预测过程.最后,通过算例校验了合成车流荷载效应以及预测荷载效应极值的准确性,并简要对比了现有规范与本文方法在车辆荷载效应方面的差异.     

桥梁结构健康监测数据采集系统设计方法研究

针对长期以来,难以实现大型桥梁长期在线实时监测的情况,系统地研究了大型桥梁结构健康监测系统数据采集子系统的设计方法、设计内容和原则,并对数据采集子系统的软件和硬件设计进行了探讨.