基于荷载试验和监测系统的某大跨度悬索桥结构状态评估

为进一步了解大跨度桥梁的结构状态,本文通过对桥梁荷载试验期间的监测系统实时监测数据、现场试验测量数据和大桥有限元模型模拟计算数据的对比挖掘分析,以定量化的形式通过与结构状态相关的参数指标,评估桥梁的结构状态。以国内某新建大跨悬索桥为例,通过安装的健康监测系统采集桥梁在静载试验条件下各控制截面的挠度、应变、振动等结构响应实时监测数据,计算桥梁挠度和应变特征值,采用频谱分析等方法计算大桥的模态参数,然后基于挠度、应变、模态参数的监测结果与现场试验测量结果、有限元模型计算结果的对比分析,并参照现场荷载试验评定方法,评估桥梁的结构状态。实验结果表明:监测系统时程数据可观测到明显的加载和卸载情况,监测系统运行良好,在试验荷载下桥梁处于弹性工作状态,整理受力状态良好,大桥结构整体刚度满足设计荷载的正常使用要求。作为新建桥梁,该评估结果还可作为桥梁的初始状态,作为后续评估桥梁结构状态和健康监测系统工作状况的参考基准。     

大跨径连续梁桥健康监测技术工作方案探讨

以国内外桥梁健康监测及状态评估理论及技术为基础,结合大跨连续梁桥结构特点和发展需要,分析了桥梁健康监测及状态评估系统的组成、设计,以实桥为例,对大跨径连续梁桥健康监测及状态评估技术工作方案进行了详细的介绍。依次探讨了传感器与数据采集系统、数据预处理与传输系统、数据库管理系统、综合评估决策与自动安全预警智能系统的设计方案,可进一步推动大跨径混凝土健康监测技术的理论研究,该系统的建立可为同类型桥梁的健康监测提供借鉴,对进一步提高公路桥梁的管养水平具有重大意义。     

预应力混凝土连续梁桥应变监测预警阈值研究

在桥梁健康监测系统中,预警系统是其重要组成部分,对海量监测数据设定合理的预警阈值至关重要。该文通过分析沈阳绕城高速某桥的长期应变监测数据,计算实测数据的特征参数,分析其数据变化特征,再将其与梁体温度进行回归拟合,分析温度变化对混凝土应变监测数据的影响,再对数据进行正态性检验,选取海量监测数据的常态阈值,作为S级预警阈值,并计算优化后的理论模型计算值,分别以其80%、100%和120%作为C级、B级和A级预警阈值。通过以上方法共设定4级应变预警阈值,且目前监测数据均未超过预警阈值,桥梁结构处于安全状态。笔者提出的预警阈值已应用于该桥健康监测系统中。     

混凝土桥梁应变监测的时变温度效应分离方法

温度对桥梁应变监测值的影响极大,往往使得荷载引起的应变响应湮没于应变的温度效应中。该文以北京市二环某连续梁桥的监测数据为背景,研究了一种从桥梁健康监测系统的应变监测值中实时分离温度效应的方法。根据对不同季节的温度及应变监测数据进行分析,提出采用时变多元线性拟合方法建立温度作用与应变之间关系的模型。该模型参数随时间动态变化,可长期使用,对在线监测系统中的应变监测值进行实时修正。分离温度效应后的应变仅由荷载作用产生,可用于桥梁结构的预警、荷载识别和安全评估。     

飞鸟式钢管混凝土拱桥健康监测系统研究

以东莞水道特大桥为背景,根据该桥桥型及结构受力特点,对该桥进行系统全面的结构受力分析计算,以作为大桥健康监测系统测点布设方案、元器件选型以及安全评估决策分析的依据;叙述了飞鸟式钢管混凝土拱桥健康监测系统构成及各子系统的组成。其中子系统包括:1自动化传感监测系统;2结构安全综合评估子系统。介绍了静态参数监测系统的各传感子系统的部分监测结果,监测数据表明桥梁各监测指标处于正常的变化范围,桥梁总体处于安全、可控的运营状态。     

基于随机车辆荷载的大跨悬索桥钢桥面板疲劳损伤评估方法

钢箱梁是大跨径桥梁常用的结构形式，其桥面板一般采用正交异性钢桥面板，在大量交通荷载反复作用下，正交异性钢桥面板易出现疲劳病害。现依托西堠门大桥的状态评估项目，基于桥梁结构健康监测系统中的动态称重系统监测数据，对实际运营车辆荷载进行概率拟合，然后基于随机车辆荷载法对正交异性钢桥面板关键疲劳细节进行疲劳损伤计算，为钢箱梁的养护管理决策提供相应的理论依据。研究表明：西堠门大桥正交异性钢桥面板的疲劳损伤和裂纹处于可控范围内。基于随机车辆荷载模型的钢桥面板疲劳状态评估方法，为西堠门大桥的钢桥面板疲劳养护提供指导，并为境内同类正交异性钢桥面板桥梁的疲劳评估提供借鉴。     

小河特大桥健康监测系统架构设计及实施建议

小河特大桥为国内单跨最大的钢管拱桥之一,同时地处山区深切峡谷,安全风险大。文章从保障桥梁的运营安全和提高大桥的安全预警水平和养护管理效率出发,提出建立对大桥主要构件实施自动化监测,获取桥梁结构主要参数的变化信息,对结构的静力和动力安全性、耐久性和适用性进行综合性评估,实时了解结构的安全服役状态,对桥梁的危险状态及潜在威胁及时预警的健康监测系统,设计了系统架构和实施建议。     

基于健康监测系统的东海大桥桥梁结构养护管理体系的构健

根据东海大桥的实际情况,构建了基于健康监测系统的桥梁结构养护管理体系,提出了预测式、评估式大桥养护管理策略。以实时监测、定期监测及人工检查相结合的方法,设计了桥梁结构健康监测系统的总体架构,对各子系统的构成及实现方法进行了较为详细的论述。对桥梁数据信息管理系统进行了功能设计,提出桥梁健康状态监测系统的应用方式,扩展并完善了桥梁健康监测的概念。     

混凝土梁桥应变监测分级预警阈值设定研究

为更好地利用健康监测数据对桥梁状态进行评估,以某在役桥梁为工程依托,通过对应变监测数据、温度数据的分析,得到应变-温度回归方程。采用监测应变值与回归方程计算值相减,得到可变荷载作用下的应变残差。将某时间段内应变残差的最大值与荷载试验最不利工况的应变监测变化值作为低、高级预警阈值。结果表明,温度变化与混凝土应变之间为线性强相关,监测应变值与回归方程计算值的残差主要由可变荷载引起,针对应变残差设定的分级预警,能够对结构进行有效预警。     

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。     

基于应变能量函数的桥梁损伤识别方法

为了解决传统损伤识别方法在桥梁健康监测方面的不足,借助频响函数法损伤识别的理论基础,建立应变监测数据功率谱密度函数与桥上通行荷载集群的对应关系,进而提出应变能量函数的概念,并提出了应用应变能量函数进行结构损伤识别的理论方法。在大量分析车辆荷载作用下桥梁结构应变响应监测数据的基础上,结合桥梁结构振动理论、信号处理技术以及数据分析理论,对利用应变信号能量函数进行桥梁结构损伤评估进行验证。通过在桥梁关键部位安装一定数量的应变传感器和一套动态称重系统,以固定周期对时段内的各测点的应变能量函数进行求解,利用统计分析技术得到能量函数计算值的概率分布规律,基于监测系统的工作特征,研究制订了在线损伤识别评估的方法和流程。最后以青银线济南黄河大桥为例,采用数值仿真和实测数据对该方法的有效性进行验证。结果表明,该方法效率高,精度好,通用性强,能够实现随机车流下桥梁结构损伤实时在线识别评估。     

大桥监测预警系统超限阈值合理性研究

九江长江大桥为大跨径钢桁梁拱桥，结构复杂，大桥开通运营至今约30年。随着桥梁结构服役时间的增长，长期经受恶劣环境的影响，加之铁路列车提速和货运列车轴重上升，使得桥梁结构极易出现疲劳损伤、功能退化、局部破坏等问题，甚至引发严重的安全事故。大桥作为特殊桥梁结构健康监测系统建设试点桥梁中唯一的一座公铁两用桥，准确合理的超限阈值对监测系统发挥着至关重要的作用，本桥采用有限元计算方法，结合大桥结构受力状况，根据仿真计算值、规范容许值、监测数据历史统计值以及桥梁环境状况等设定超限阈值，可供钢桁梁拱桥参考和借鉴。     

东海大桥健康监测系统桥梁健康状态评估方法

在东海大桥桥梁结构健康监测系统评估子系统中,用层次分析法建立了桥梁性能评价模型,分析确定影响桥梁结构性能状态的各因素及隶属度。对可量化的桥梁监测、检查数据以模糊推理法进行评估打分,对非量化的程度描述根据专家系统直接评估打分,综合分析计算后,得出各区段桥梁安全性、耐久性及使用性的评分,再以加权的方法最终确定大桥健康状态等级。实现了桥梁状态即时评估,为养护管理决策提供科学依据。     

小砩桥健康监测系统的总体设计

在我国，大型跨河景观桥梁大量建设，景观桥梁的健康监测愈来愈成为道路运营安全及检修维护的重要保障。浙江省嵊州市小砩桥为独塔斜拉桥结构体系。本研究结合该大桥的结构特点及运营养护维修需求，在结构静动力分析的基础上，展开系统总体架构设计，对自动化监测子系统、数据存储与管理子系统、安全预警与评估子系统、用户界面子系统进行详细设计，为进行大桥结构状态识别、结构的承载力与安全评估等工作积累数据，从而为桥梁开展长期健康监测奠定基础。     

沪通长江大桥健康监测系统设计

沪通长江大桥为超千米级的公铁两用特大桥,结合大桥结构特点及运营养护需求,设计研究了健康监测系统。大桥健康监测系统主要针对主航道桥及专用航道桥,该两桥分别布置监测点292个和109个。监测系统采用车-线-桥-环境综合监测模式,全面反映大桥的结构状况及行车状态。监测系统包括数据采集与传输子系统、数据存储及管理子系统、综合报警与评估子系统及用户界面子系统。为提高监测系统的实用性,以现场养护人员易用为目标,研究了大量监测数据快速识别、修正与分析处理的方法,通过综合报警与评估的方式评判结构状态,进而为养护工作提供科学依据。通过与BIM管理系统相结合,实现大桥全寿命期的信息共享与利用,促进桥梁运营维护模式向"预见修"的方向发展。     

基于应变比的桥梁损伤识别与评估方法

为了研究如何应用桥梁健康监测数据对桥梁关键部位损伤进行识别,从而对桥梁健康状况进行有效评价,解决桥梁结构监测数据分析利用方面存在的实用性不强的问题,通过在结构的测试断面和基准断面分别布设一定数量的应变传感器,采用桥梁应变影响线理论,建立了一种基于应变比的桥梁损伤识别与评估方法。分析了大量车辆荷载作用下桥梁应变响应监测数据,利用测试断面与基准断面对应部位的应变比推演出结构刚度退化矩阵,再利用封闭交通情况下测试车辆产生的荷载效应准确获得应变比矩阵和刚度退化矩阵。为分析对于开放交通条件下难以获得准确应变比矩阵的问题,利用随机信号分析理论及统计技术分析应变比的概率分布规律,发现在交通荷载作用下,一定监测周期内测试断面自身不发生损伤时其应变比众值基本保持不变,证明可根据应变比分布规律的变化对测试断面进行损伤识别。提出了封闭交通情况下测试断面快速损伤识别及开放交通条件下的损伤识别方法。将这一方法推广应用到桥梁健康监测系统中,以青银线济南黄河大桥为例,对该方法的有效性进行了验证。结果表明,该方法效率高,精度好,通用性强,能够实现封闭交通下桥梁损伤快速精准识别与评估和开放交通状态下桥梁损伤定期在线识别。     

中小跨混凝土梁桥和大跨径桥梁健康监测差异初探

随着健康监测系统在大跨径桥梁管养中的实践和经验积累,一些中小跨混凝土梁桥也逐步安装健康监测系统来掌握桥梁的运营状态。现有健康监测相关技术标准和规范主要用于指导大跨径桥梁,与中小跨桥梁结构的受力特点存在一定的差异。该文建立了大量具有代表意义的中小跨混凝土梁桥和典型大跨径连续刚构桥计算模型,对比分析了两者在恒活载比例、超重载荷影响、健康监测方法和监测参数4个方面的差异,得到以下结论:与大跨径桥梁相比,中小跨混凝土梁桥活载比例明显较大,可达到恒活载总和的50%左右;中小跨混凝土梁桥和大跨径连续体系桥梁的影响线长度及方向差异较大,中小跨混凝土梁桥需特别关注超重载荷的影响;中小跨混凝土梁桥活载及温度等变形较小,但应力响应量值显著,是健康监测的重点参数。     

挠度监测系统在京石高速公路滹沱河大桥中的应用

京石高速公路滹沱河大桥挠度监测系统运用先进的传感器技术、光纤通信及计算机技术,实时监测桥梁运营阶段在各种环境条件下的结构响应和行为,获取反映结构状况和环境因素的信息,由此分析结构健康状态,评估结构的安全性和可靠性,为桥梁的管理与维护提供了科学依据。     

基于管养需求的实用型大跨径桥梁结构健康监测系统研究

结合江阴大桥上部结构健康监测系统升级改造工程,依据大桥的结构特点与各组成部分的监测需求,进行基于大跨径桥梁管养需求的实用型结构健康监测系统的总体目标、系统框架、层次结构和系统构成的设计。并借助于该系统提供的及时、客观的数据,将监测取得的成果成功应用于主桥阻尼器安装评价、主梁受船撞击后的损伤状况评估、大桥结构模态和动力特性分析等具体养护管理工作中,从而为江阴大桥的日常管养提供了定量化依据和科学化指导。     

既有钢管混凝土拱桥实时监测评估系统

既有钢管混凝土拱桥实时监测评估系统是对桥址处的温度场、大桥的交通荷载状况及桥梁的静、动力效应实时监测,评估桥梁主体的运营状况。该系统主要由状态监测、损伤报警和性能评估及辅助决策子系统构成,能自动采集、分析和评估结构各类状态数据;判断异常状态并报警;自动探查采集系统故障;灵活设置数据采集时段,长期全面记录桥梁的受荷及响应历史;适时响应中控中心指令,实时查询、分析桥梁的运营状况。通过计算确定传感器的合理布置位置;远程数据传输采用有线数据传输方式。运行结果表明,该系统实现了既有钢管混凝土拱桥运营状况数据和图像的实时联动采集、实时自动传输及桥梁运营状态的远程实时自动监测、性能评估和安全预警。