桥梁结构变形中温度效应提取的一种新方法

针对桥梁结构变形信号中含有周期信号分量成分,提出了一种基于奇异值分解从桥梁结构变形信号中提取温度效应信号的新方法.首先将桥梁结构变形信号通过FIR低通滤波器,滤除活载效应等高频信号,得到一组低频信号,对其施加奇异值分解并剔除接近于零的奇异值,实现在结构变形中温度效应提取.实例分析结果显示:提取的温度变形值与源信号相关系数达到0.99,实现温度变形的精确分离,为从桥梁挠度监测信号中进行结构损伤识别提供了依据.     

基于奇异值分解的桥梁挠度分离研究

针对桥梁挠度各成分的分离问题,利用温度挠度具有周期性的特点,基于奇异值分解提取周期信号原理,提出桥梁挠度监测信号中精确分离各分量的方法。计算及分析结果表明,该方法能有效分离挠度监测信号中各种效应值,挠度分离效果良好,尤其对具有周期性特点的桥梁挠度温度效应分离特别有效,为桥梁挠度信号分离提供了一种有效的方法。     

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。     

影响大跨度PC铁路桥悬浇施工挠度因素

大跨度预应力混凝土桥梁广泛采用悬臂法施工,悬臂法施工给桥梁结构带来不断变化的复杂应力和变形,诸多因素的变化影响着桥梁的预抛高.为研究影响施工中预应力混凝土铁路桥梁挠度的结构自重、温度、混凝土收缩徐变、预应力损失、混凝土加载龄期等的程度,结合某大跨径桥梁实际工程,应用MIDAS/Civil软件模拟了各影响因素对桥梁的挠度影响程度,将就温度、混凝土徐变以及预应力损失对桥梁挠度的影响进行敏感性分析研究,得到了混凝土徐变、预应力损失与大跨度铁路桥梁施工挠度的关系曲线,提出了具体可控措施.     

基于基准传递原理的桥梁挠度测试方法及试验研究

以基准传递原理为基础并结合桥梁挠度变形特点,提出了一种通过在梁体上布设连续连杆的挠度测试的新方法。为验证该方法,进行了一个空心板梁在温度及动载作用下的挠度测试试验,试验过程中测试了连杆中部与梁体的相对位移时程曲线,并对测试结果进行了加汉明窗的滤波得到了温度效应产生的梁体各测点的挠度变化值。结果表明依据基准传递原理进行桥梁挠度测试可以精确地同时对静、动态挠度进行测试,并能很方便的对单因素作用下的挠度进行分离,从而为桥梁的安全性评价和挠度长期健康监测提供可靠的数据。     

不同环境温度下孔隙率对FGM薄板挠度的影响

对受横向载荷FGM薄板在不同环境温度下的弯曲变形进行了研究.考虑温度对材料物理力学性能的影响,基于弹性薄板理论,运用有限元法求解薄板挠度值,并与已有文献对比验证了本文计算的准确性.通过算例讨论了在不同边界条件下环境温度和孔隙率对FGM薄板挠度的影响.算例分析得:(1)环境温度和孔隙率对受载FGM薄板挠度变形影响显著;(2)薄板孔隙率分布不变时,薄板随环境温度的增加挠度变形不断增大;(3)在不同环境温度下,薄板挠度随孔隙率控制参数的增加而增大.     

桥梁运营监测数据相关性分析及温度效应剔除

近年来,桥梁事故频发,许多大型桥梁通过安装健康监测系统对其进行服役安全评定和寿命预测。为了能更好地利用桥梁健康监测数据,通过特征分析获取了温度、应变及挠度的基本特征,研究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。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。     

变形对夹层圆板非线性振动影响及其周期解

为了解决载荷作用下夹层圆板非线性振动的大挠度方程求解问题,采用基于空间模态假设和变分法,导出时间模态的控制方程.采用伽辽金法推导出静挠度和动挠度耦合作用下夹层圆板的非线性动力方程,从而求解出解的时间模态的渐进表达式.最后采用Lindestedt-Poincare摄动法求解中心点附近的周期解并绘制出幅频特性曲线.结果表明:当横向激扰使夹层圆板产生较大幅度的受迫振动的同时,由于载荷作用下变形的存在,其产生的附加动挠度就会与变形产生非线性耦合现象,因而由此产生的变形必将影响夹层圆板的动力学特性.该成果对非线性振动问题的研究具有一定的参考价值和指导意义.     

热力耦合作用下CFL加固梁温度变形理论分析

研究CFL加固梁在热力耦合作用下的加固梁的变形特征具有重要的科学意义.在本课题组以往研究工作的基础上,采用理论分析研究方法,对CFL加固梁挠度在温度和载荷作用下的耦合效应进行定量的探讨.分析结果表明:热力耦合对CFL加固梁的变形影响极小,与载荷产生的挠度相差几个数量级.     

混凝土薄壁箱梁高温冲击模式及时变效应研究

针对混凝土薄壁箱梁的耐火性能,综合考虑火灾高温下影响钢筋混凝土结构性能的多种参数,密度、导热系数、比热容以及混凝土的初始湿度,给出含有潜热函数的高温冲击模式,利用数值模拟程序分析了火灾高温下混凝土薄壁箱梁的温度分布,研究了荷载比、保护层厚度对ISO834标准火灾升温过程中混凝土薄壁箱梁变形的时变效应规律.研究表明:保护层厚度、荷载比和火灾时间对混凝土薄壁箱梁挠度影响较大;增加混凝土保护层厚度,可有效提高火灾下混凝土薄壁箱梁抵抗竖向变形的能力,并且保护层厚度与挠度之间保持非线性关系;挠度随荷载比的提高呈非线性增长趋势;火灾时间越长,挠度递增幅度越大.     

基于CFD与最小二乘法的翼伞动力学建模

襟翼偏转气动计算是翼伞建模的关键问题,为提高翼伞动力学模型精度,本文引入襟翼偏转气动模型,提出CFD数值模拟与最小二乘辨识相结合的方法:数值模拟借助动网格动态捕捉翼伞外形与姿态变化,获取襟翼偏转气动数据;最小二乘法进行模型参数辨识,修正翼伞气动计算.研究表明襟翼偏转气动模型较好反映翼伞气动规律,对应动力学模型与空投试验数据接近,验证本文建模方法的有效性,为翼伞精确建模提供新思路.      

大跨度钢斜拉桥主梁监测挠度的评估与预警

在南京长江三桥长期监测数据的基础上,提出了一种基于统计理论的钢斜拉桥主梁挠度的长期趋势评估和动态预警设置方法.首先,分析挠度随温度的变化特征,选取夜间0:00-1:00时段的挠度数据,剔除车辆荷载的影响,并考虑整体升降温作用,进而得到恒载挠度评估指标的基准值.其次,采用线性适度模型和基于实质的灰色关联度法对挠度进行评估,以2007~2010年的数据为例,结果表明:本文的评估结果与长期变化趋势一致,挠度变化趋势有助于指导桥梁结构病害的进一步检查.最后,基于一定保证率建立桥梁跨中挠度黄、红两级预警线,考虑交通量变化及累积损伤带来的影响,设置动态预警线.通过2008年雪灾前后状况和交通量增长情况两个示例进行检验,结果表明:本文设置的动态预警线不仅能有效地应用于桥梁正常运营或突发状况,还能根据桥梁的实际状况实现同步更新.     

三峡压力管道结构模型试验径向变位特性研究

对三峡水电站浅槽式钢衬钢筋混凝土压力管道大型平面结构模型试验的径向变位问题作了深入研究,揭示了在均匀内水压力与温度荷载作用下的管道与大坝变位特性,同时为浅槽的两侧软垫层的设置提供了实验依据．为今后管道径向变形作深入的理论研究丰富了实验数据．     

柔支腿对门式起重机挠度的影响

在工程实际应用中,针对检测砝码重量不足的情况下,评估起重机结构的安全可靠性是检测中急需解决的问题.主梁挠度是起重机整机试验中最重要检测指标,因此,定量地掌握结构参数对主梁挠度的影响尤为重要.对于大跨度大吨位门式起重机,以往的解析计算都没有考虑一刚一柔支腿对主梁挠度的影响.文中针对通用大跨度大吨位门式起重机建立数学模型,在考虑主梁弯矩和支腿弯矩的耦合作用下,基于变分原理求得了门架结构主梁跨中挠度的解析解.然后设计实验模型,在WEW-600B型试验机上进行实验.实验数据表明,门架结构挠度的解析解较原有的计算方法,计算精度有很大提高,为门架结构的设计和检验提供了理论依据.     

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。     

大跨径预应力混凝土箱梁的剪切变形分析

为分析剪切变形对预应力混凝土箱梁挠度的影响,依据经典Timoshenko梁理论,参照已建大跨预应力混凝土箱梁的截面尺寸,简化选取等截面悬臂箱梁为分析对象建立了空间有限元模型.按不考虑剪切变形和考虑剪切变形两种情况计算了箱梁的挠度,分析了剪切变形的影响随箱梁高跨比的变化,并讨论了传统观点中的考虑剪切变形的高跨比门槛值在大跨径预应力混凝土箱梁挠度计算中的适用性.然后,建立了虎门大桥辅航道桥的施工阶段分析模型,模拟箱梁的实际悬臂施工过程,分析了剪切变形对箱梁挠度的影响规律,计算并探讨了箱梁的长期徐变挠度,进而推算了箱梁的剪切徐变挠度.分析结果表明,剪切徐变是造成箱梁持续下挠的原因之一.     

基于数据增广灰色神经网络的ACFM裂纹角度预测

交流电磁场检测（Alternating current field measurement,ACFM）技术广泛应用于制造业等工业领域中金属结构物的缺陷检测。本文针对单传感器在非预知缺陷检测过程中存在的角度偏转及裂纹定位等问题展开了研究,首先通过COMSOL Multiphysics仿真结果可知:场强的X和Y方向分量在角度偏转的过程中存在信号互补的规律,然后通过建立比例因子进而实现了数据增广型灰色神经网络模型（Data augmented grey neural network model,DA-GNNM）的预测,同时模拟预测对比回归预测可知DA-GNNM模型的预测效果较优。此外通过多梯度偏转仿真实现了偏转裂纹的重构,其次通过搭建实验平台以及信号特征提取等工作验证了DA-GNNM预测模型的合理性,平均预测误差2.56%;最后通过预测角度进一步改善了非平行检测过程中裂纹重构图像的偏转问题。