基于自动型全站仪的桥梁结构动态监测试验

为了解决桥梁动态监测中难以同步监测准静态位移和动态位移的问题,首次采用自动型全站仪(RTS)监测桥梁结构位移和振动频率,并在英国诺丁汉大学 NGB实验室、诺丁汉威尔福德悬索桥分别进行模拟试验与实桥监测试验。集成全球导航卫星系统(GNSS)接收机和自制精密时间数据采集器,使RTS和加速度计同步采集GNSS时间,用皮尔逊积矩相关系数法修正时滞;设计8阶Ⅰ型切比雪夫高通滤波器,分离RTS位移中的准静态部分和动态部分,并使用改进的切比雪夫高通滤波和梯形法则数值积分方法,从加速度数据中获取位移数据。分析结果表明：RTS 能同时监测结构振动准静态位移和动态位移,静态监测精度优于0.5 mm,动态监测精度优于2.0 mm;RTS和加速度计监测的动态位移、振动频率结果吻合,两者位移差值的标准差小于0.7 mm;RTS 监测方法精度能满足实际工程要求。     

GPS技术在南京长江二桥施工中的应用

结合南京长江二桥施工控制网的测量,在分析GPS定位误差来源的基础上,研究了GPS精密定位的方法和措施,通过对南京长江二桥施工控制网的实际测量、数据处理、精度分析和比较,表明以多目标二次规划优化理论、目标函数的建立及严密平差等方法进行GPS定位技术,建立大桥施工控制网的点位精度能够达到±2 mm,完全满足桥梁施工控制的要求.     

基于BIM的大跨度桥梁风致振动抗风稳定性监测技术

为了提升大跨度桥梁风致振动控制和抗风的稳定性,解决现有抗风稳定性监测技术存在的性能低下问题,提出利用BIM技术构建大跨度桥梁结构模型,从平均风和脉动风两个方面模拟桥梁周围风场环境的运动状况,分析桥梁和风场环境之间的作用关系。确定抗风稳定性的监测位置,利用硬件设备获取实时风致振动信息,设置振动幅度、频率、风速和风压作为稳定性监测指标,计算各个监测指标的具体取值,从而获取大跨度桥梁抗风稳定性等级监测结果。通过实测分析得出结论：设计技术的监测误差始终低于预设门限,且监测技术的运行时间低于8 000 ms,即设计抗风稳定性监测技术的精度性能和时效性能均满足设计与应用要求。     

欧拉运动放大算法在桥梁振动分析中的试验研究

为发展新的桥梁动态位移识别和分析方法,解决桥梁非接触式动态位移测量中的振动显微问题,将欧拉运动放大算法应用于桥梁振动分析。首先利用普通摄像机连续采集一系列桥梁数字影像。而后通过欧拉运动放大算法,对桥梁的连续图像序列进行空域分解,使用对微弱运动敏感的时域带通滤波器进行滤波,得到连续图像序列中的微小振动,再对低频的振动信号采用信号放大处理。随后,通过对振动放大后的数字影像进行帧数分解,获得常规视频采样频率下的桥梁试件振动时间历程序列,最后通过对图像序列中标记点的边缘特征分析,得到了试验桥梁标记点的动态位移测量结果。通过与位移传感器测量结果和百分表的比较,证明所采用和提出的分析方法是可行的,能够满足桥梁动态位移测量的应用需求,也能够针对桥梁的某些振动特性开展初步的定量分析,做到对桥梁结构的微小振动位移进行识别。     

斜拉桥主塔索导管安装测量高精度定位研究

斜拉桥主塔索导管的安装定位是斜拉桥施工中的一个难点,其索导管的安装精度将直接影响到斜拉索的整个受力状态及桥梁整体合龙时的线形结构,从而影响到斜拉桥的正常使用寿命,结合四川省涪江五桥斜拉桥索导管施工测量控制实践,对索导管的安装测量高精度定位进行了分析研究,不同测量外部条件、不同精度的全站仪采用相对定位技术进行观测的误差大大降低,完全满足斜拉桥索导管定位精度要求,提高了定位效率、降低了观测成本,为类似工程提供参考。     

沪通长江大桥非通航孔桥112m简支钢桁梁制造激光跟踪测量技术

沪通长江大桥钢桁梁构件结构尺寸大,种类多,整体节点处连接关系复杂,制造尺寸精度将直接影响桥位顺利安装及成桥线形。通过应用API激光跟踪测量技术,对钢桁梁制造关键工序的尺寸精度进行动态跟踪测量,并进行制造误差管理。应用后处理SA软件逆向建模技术创建实测数据模型,通过与理论模型进行对齐操作,检查线形拟合程度。钢桁梁成品杆件检测结果显示100%合格。API激光跟踪测量技术确保了钢桁梁构件的制造精度满足设计要求,并降低了测量复杂程度,提高了测量精度和生产效率。     

基于MEMS倾角仪的桥梁挠度监测动态及长期性能研究

为了分析基于MEMS倾角仪的桥梁挠度监测技术的可靠度及稳定性,该文从算法优化、长期温度影响、瞬时振动影响等多方面着手进行了研究。提出了一种多方案融合的修正样条插值方案,在典型工况下,算法引起的误差小于0.1 mm;其次,通过对MEMS倾角仪的温度敏感性能研究,提出了倾角温漂修正方法;此外,通过对不同车速车辆过桥时的倾角时域、频域空间的研究,提出了采用带通滤波算法对倾角数据进行预处理,可以得到桥梁的准动态挠度;最终,经过实桥的应用及测试,验证了这一挠度监测方案在数据动态采集以及长期性能监测方面的可靠性。     

V形墩刚构桥墩底顶推合龙施工控制

由于目标单一的桥梁施工控制方法不适合指导V形墩刚构桥"墩底辅助顶推"合龙施工,为了保证成桥结构线形和内力状态同时达到设计要求,以上海轨道交通16号线泐马河大桥为例,采用顶推力与位移进行双控。通过有限元软件桥梁博士建模,计算各顶推阶段结构的变形和受力,确定各控制指标的理论控制目标和误差允许值,并监测这些指标实际的变化规律。结果表明:实际线形与理论线形吻合,中跨跨中最大误差23mm,边跨合龙误差小于11mm,合龙精度满足规范要求;成桥结构受力状态与设计结果一致,顶推力在允许的误差范围内,结构处于安全可控状态。     

基于GPS(RTK技术)的江顺大桥空间位移变形监测系统

随着全球定位技术的发展,空间位移监测已被广泛应用于桥梁结构的安全与健康监测。该系统可以实时测量地球表面点的三维坐标,并使用差分定位,精度高达厘米,并且不受天气和能见度条件的影响。本文介绍了江顺大桥结构安全与健康监测系统,介绍了桥梁空间变形监测的技术特点和监测方案设计。根据建立的结构自动化实时监测系统,对从桥梁各结构监测点得到的数据进行统计分析。结果表明,全球定位技术可以实现对桥梁空间变形的实时动态监测和状态评估。     

光纤光栅测力环在悬索桥索力监测中的应用

桥梁索力监测一直是工程界亟待解决的难题。现有检测手段仅能用于短期测试,无法满足工程长期测试需求。提出了一种基于光纤光栅传感技术的差动式结构的测力装置—光纤光栅测力环,该装置运用了光纤光栅传感新技术和差动式结构设计,解决了索力长期监测的技术瓶颈,即信号的远距离传输和温度补偿。试验研究表明,该测力环信号传输距离超过10 km,温度补偿误差不超过满量程的0.1‰/℃,而且测量精度高,长期稳定性好,可以实现索力的分布式测量。该装置应用于阳逻悬索桥的锚跨索力测量,安装使用方便,实现了索力的远程、长期、实时在线监测,满足了工程测试需求。     

基于光纤光栅传感技术的CFRP板加固桥梁预应力损失监测研究

针对碳纤维CFRP板张拉过程以及预应力损伤长期监测的技术难点,依托预应力CFRP板对现存旧桥加固工程,运用光纤光栅传感器(FBG)监测CFRP板张拉过程、张拉完成后瞬时以及长期预应力损失,并进行精度分析。研究表明:光纤光栅传感器可以精准地测量CFRP板的应变,最大误差为1.15%,明显优于传统钢筋应变片监测方法。工程实践表明,加固完成后CFRP板的长期最大预应力损失值约占张拉设计值的4%并趋于稳定,说明基于FBG的监测手段不仅能满足桥梁加固过程中短期监测需求,而且可以长期监控桥梁后续运营期的预应力损失,具有明显的技术优势。     

基于调频连续波雷达的桥梁微形变监测系统研究

桥梁健康监测是桥梁管理与养护维修的重要内容,其获得的监测指标信息是了解桥梁结构整体使用状态及其损伤状况的重要依据。相对于其他监测手段,基于雷达干涉测量的桥梁微形变监测系统具有无需靠近或进入目标物等优点。然而,由于其技术门槛高,国外所开发雷达微形变监测系统的昂贵价格阻碍其在国内的广泛应用。本文中我们开发了基于调频连续波干涉测量技术的雷达微形变监测系统,实验证明该系统可进行多目标同时监测,且位移监测精度可达0.1 mm。     

GNSS-RTK在大跨斜拉桥施工期位移监测中的应用

为实现大跨斜拉桥施工期关键结构位移自动化监测,在桥塔塔顶和桥面吊机顶部布置GNSS测点,建立施工期全球卫星导航系统实时动态差分(GNSS-RTK)监测系统。该系统采用小波变换进行数据预处理,根据吊机顶部位移与主梁变形关系,分析吊机走行、节段吊装、环缝焊接、斜拉索张拉等典型工况下的监测数据,为结构状态的实时评估提供依据。武汉青山长江公路大桥应用结果表明:该方法能有效监测塔顶和悬臂前端的三维空间位移,有助于结构状态的实时评估和快速施工;Haar小波可用于大量数据自动化分析中典型工况的时间定位,dbN小波可用于位移信号的低通滤波;有必要进行位移的结构温度效应修正以提高监测精度。     

GPS与微波干涉测量在桥梁动挠度测量中的对比分析

GPS实时动态技术已经在多座大型桥梁的位移测量中得到应用,而微波干涉测量技术近年来也在一些桥梁的挠度测量中得到应用.为评价这两种方法在超大跨度桥梁动挠度测量方面的适用性,在武汉阳逻长江大桥中对比使用了以卡尔曼滤波三差解算法为核心的GPS测量系统与基于微波干涉测量技术的建筑微变远程监测雷达.结果表明,GPS可以满足超大跨度柔性结构桥梁动挠度测量的要求,而建筑微变远程监测雷达由于其一维测量特性更适合于平面位移变化很小的桥梁.     

GNSS独立网对隧道群贯通误差影响的分析研究

随着我国北斗技术的不断发展,GNSS技术进一步发展和成熟,在大型工程项目中建立,通常使用GNSS技术建立高精度、高可靠性的控制网,以减少和控制误差。本文主要通过对某客运专线中多个隧道段建立整体独立网,以消除隧道的贯通误差,完成整体桥隧的对接与通达。通过对数据的采集观测、成果的多检验手段提高可靠性,对控制网进行精度分析与评价,确定GNSS独立控制网可靠性,对隧道贯通误差进行预计,是否满足精度要求。     

GPS桥梁监测系统的构建及其在某大桥中的应用研究

基于对目前大型桥梁动态位移监测手段的优缺点总结,构建了GPS桥梁监控系统,详细介绍了该系统的测量原理、系统组成、数据处理方法及注意事项等。以江苏某大桥为例,对测量原始数据进行傅里叶转换,并对数据进行了频谱分析。为了研究该系统的测量精度,将其与有限元理论计算结果及荷载试验得到的基振频率进行比较,其误差分别为0. 48%和8. 04%,表明该系统的测量结果是稳定且精度较高的。     

桥梁高程施工测量技术研究

根据桥梁施工中,需要放样桥梁墩台、桥面的设计高程,传统的水准仪和三角高程放样方法有一定的局限性。采用全站仪中间法三角高程测量,可以仿照常规水准仪的测量方式,不需对中和量取仪器高,通过误差传播定律进行精度估算和分析,此法可以达到国家三等水准要求,完全满足桥梁高程施工放样的要求。     

基于光纤传感网络的桥梁实时监测系统研究

桥梁实时监测系统采用可进行长期稳定监测的光纤传感器,并结合多种光纤传感技术,部署传感器网络式分布结构,实现点面结合的实时监测模式。本系统建立了实用的安全评估及预警系统,模拟实时监测系统实际工作状态。应用结果评估表明:系统具有动态、静态数据综合采集的特点,且能实现数据自动采集、传输、存储、统计分析、远程监控与报警等功能,提高了综合监测效率,基本满足大跨度桥实时监测需求。     

考虑动力学模型系统误差补偿的智能车GNSS/IMU组合定位算法

为了解决智能车动态组合定位过程中，因动力学模型与实际模型之间存在偏差导致滤波精度下降的问题，针对智能车全球导航卫星系统(GNSS)/惯性测量单元(IMU)组合定位系统，结合非线性预测滤波(NPF)和自适应滤波的优点，提出了一种考虑动力学模型系统误差实时估计和补偿的自适应非线性预测滤波(ANPF)算法。首先，根据NPF算法原理，通过最小化预测观测残差与系统误差的加权平方和，估计动力学模型系统误差；其次，结合自适应滤波原理，利用状态预测残差向量构造自适应因子，设计了一种自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法，用于估计系统状态向量，并通过自适应因子抑制动力学模型系统误差和线性化误差对系统状态估计精度的影响，克服NPF对系统状态估计精度有限的缺陷；再次，对动力学模型系统误差的估计误差和由动力学模型系统误差引起的系统噪声的等效协方差阵进行了分析和推导，以补偿动力学模型系统误差对系统状态估计的影响；最后，通过车载GNSS/IMU组合定位系统试验，从算法精度、鲁棒性和实时性方面对提出的算法和其他滤波算法的性能进行了验证和对比分析。研究结果表明:提出的自适应算法继承了NPF算法简易性和高实时性的优点，同时克服了NPF算法估计精度有限的缺陷，具有较好的滤波解算精度，水平定位精度小于1.0 m，算法单次平均执行时间约为0.013 9 ms，在精度和实时性的平衡方面显著优于其他滤波方法。     

换挡及驻车机构几何精度优化方法研究

汽车换挡及驻车机构在车辆驾驶过程中对换挡舒适性及安全性起着至关重要的作用。目前设计的换挡自锁装置及驻车机构形状复杂并且加工精度很高,但是受到国内工业加工水平的限制,对设计过程中的布置方案造成很大的影响。文章设计了一种换挡及驻车机构精度优化方案,通过调整换挡及驻车机构的机械结构,弥补其加工及安装误差,从而降低对制造工艺及安装精度的要求,满足变速箱使用需求。