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．     

润扬大桥结构健康监测策略

对建立大跨桥梁结构健康监测系统的关键问题--大跨桥梁结构健康监测策略进行了分析研究,阐述了大跨桥梁结构健康监测项目的选择依据、传感器优化布设的原则与主要依据、传感器选择的原则等.提出了综合考虑大桥的结构特点和各个方面对系统功能的要求,通过费用-效益比分析,确定长期监测和周期检测内容的项目选择原则.关于传感器的布设,提出了遵循从状态评估的需要出发,以有效和经济为目标,使测点能够发挥最大效应的原则,综合结构安全评估、传感器布设优化理论等因素进行优化布设的方法.在有限元分析的基础上,应用遗传算法进行了润扬大桥结构健康监测系统振动和应变传感器优化布置的理论分析.然后进行了润扬大桥结构健康监测传感器系统的总体设计.     

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     

基于健康监测的大跨钢桥梁疲劳损伤评估

近年来,我们在国家自然科学基金项目“基于健康监测的大型钢桥梁疲劳损伤早期识别方法及应用”(50178019)的资助下,结合与香港理工大学合作开展的相关RGC项目,进行了一系列有关桥梁结构健康监测和损伤评估的基础理论研究,其目标是为建立大跨重要桥梁结构安全评估系统提供理论基础和可靠方法。目前已取得初步成果。     

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或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大型桥梁健康监测概念与监测系统设计@张启伟     

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。     

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。     

西堠门大桥结构监测系统的设计与实现（I）：系统设计

研究了西堠门大桥结构监测系统的设计原则,阐述桥梁结构监测系统的传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据管理子系统以及结构状态识别与综合评估子系统的设计方法和功能要求。     

下期文章摘要预报

Mamdani型模糊推理系统在桥梁状态在线评估中的应用淡丹辉 ,孙利民　　以在线传感器监测信息为基础建立桥梁工作状态空间的表征 ,结合专家经验建立状态空间的评价体系 ,并用Mamdani型模糊推理技术建立基于语言量的桥梁工作状态的在线监测机制 ,从而为桥梁结构健康监测及智能桥梁结构的实现提供一个可行的技术手段 .以某钢构桥模型实验为背景 ,通过整个加载历程中目标点处的同步位移信息来识别整个模型的状态 ,结果表明 ,该方法提供了一种建立基于语言描述的结构在线健康监测系统方法 .我国证券市场股价操纵的实证研究黄长青 ,陈伟忠 ,杜少…     

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。     

大跨混凝土刚构桥参数识别和标高控制动态可靠度评估

针对大跨混凝土刚构桥成桥线形对桥梁受力影响很大这一问题,介绍了施工过程中影响桥梁线形的主要结构因素及其概率分布.提出了基于响应面法进行大跨混凝土刚构桥参数识别和标高控制动态可靠度评估方法,该评估方法包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合、参数识别和标高控制动态可靠度评估.以镇大公路运河大桥为例,利用施工监测数据进行结构施工过程中的参数识别,对施工过程中的标高控制动态可靠度进行评估.通过标高控制动态可靠度来确定各关键截面的允许施工误差,将参数识别和标高控制动态可靠度相结合实现施工过程中的线形控制.     

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。     

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。     

大跨度桥梁数字强震动监测系统研究

国内外近几十年来的破坏性地震震害表明,强烈地震是导致桥梁结构严重破坏甚至倒塌的主要原因之一。鉴于特大桥梁的运营安全性和结构重要性,许多国家加强了桥梁强震的观测和研究。我国是世界上地震灾害最严重的国家之一,2008年5月12日,四川汶川发生8.0级大地震,6140座桥梁受损。对桥梁进行强震观测,实时监测桥梁结构受震动情况,及时有效地组织抗震救灾,并为桥梁抗震设计规范提供科学依据,将对生命安全和减少财产损失非常重要。本文基于悬索桥的地震响应分析,探讨了大跨径桥梁数字强震动监测系统方案,以期为桥梁的地震灾害预防、工作状态诊断和病害处治提供帮助。     

基于PC箱梁桥竖向预应力振动测试法的施工关键技术

为阐述精扎螺纹钢筋竖向预应力体系的可靠性,介绍了箱梁桥竖向预应力振动测试方法的操作流程,及其在30余座大跨度PC箱梁桥中的基本应用情况.通过应用箱梁桥竖向预应力振动测试方法指导现场施工的成功实践,总结了影响竖向预应力张拉质量的具体施工技术要点,对于精扎螺纹钢筋竖向预应力体系施工质量的监督与控制具有指导意义,同时证明了精...     

大跨径桥梁的动态监控模型研究

考虑到大跨径桥梁的安全监控模型应结合其动态特性而建立,探讨了把风速、温度、车流量等外界影响因素作为大桥变形的状态参数,采用自适应卡尔曼滤波,建立大跨径桥梁的动态监控模型,并对大桥变形速率分量进行分析．通过对南京长江第二大桥的分析,表明动态监控模型具有较好的效果和应用价值．     

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