桥梁结构状态评估方法研究现状与展望

桥梁老龄化日益严重,桥梁安全状态成为广泛关注的问题,对桥梁进行合理的状态评估有助于桥梁管理养护和危险预警,保证桥梁正常运营。首先介绍了桥梁健康监测系统,分析监测系统存在的问题。其次分别从试验、数据分析和数字孪生方面介绍了桥梁评估方法的研究现状,然后阐述了桥梁状态评估的发展与挑战,综合分析表明目前结构健康监测系统仍存在较多问题,试验方面基于动力测试的损伤识别和基于视觉监测的桥梁状态评估都有自身的局限性,海量的监测数据需要进行有效的处理,BIM技术下的桥梁健康监测系统能实现监测与养护一体化运维管理,数字孪生技术将为桥梁状态评估带来新的可能。     

桥梁健康监测数据分析研究综述

基于采集到的海量桥梁监测数据,从信号处理与数据挖掘角度全面系统地阐述已有监测数据的处理方法,将数据处理流程归纳为“数据预处理”“结构安全预警”“结构状态及损伤识别”＂结构综合评估＂4大模块,并对各模块中现有信号分析方法及其应用实例予以介绍,为桥梁结构的健康监测数据分析进行概括性总结。     

基于大数据的桥梁监测信息聚类分析

针对桥梁健康监测获取海量数据却无法实时精确地监测评估桥梁结构状态的困难性,本文立足桥梁健康监测,提出了基于大数据理论的桥梁健康监测信息聚类研究技术的革新。实验结果表明,与传统的串行分类算法相比,基于Hadoop平台的并行聚类算法具有较高的效率和较低的时间复杂度,并通过不同测点的聚类结果进行桥梁结构状态演化的评估,取得了基于大数据理论的桥梁测点相关性技术研究的革新。     

中国长大跨桥梁结构安全监测系统研发现状及趋势

大型桥梁结构的健康监测(SHM)及安全评估是近年来国内外的研究热点,为了确保结构的安全,避免损伤的积累或灾变的发展,越来越多的研究机构和工程部门开始关注这个问题.本文介绍了中国大跨径桥梁结构安全监测系统的实施现状,内容包括传感器系统、传输系统、安全评估和整体结构的应用情况,说明了近几年中国桥梁结构健康监测系统的发展情况和未来趋势.     

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。     

桥梁健康监测数据的结构化存储与分析

大跨桥梁一般都安装有规模不等的结构监测系统,对桥梁的环境荷载、运营荷载、桥梁特征和桥梁响应等参数进行实时监测。因各系统的开发者和监测内容各不相同,导致积累的海量原始数据结构定义各异,开发利用较困难,形成了信息孤岛。该文以9座大桥健康监测系统为例,对桥梁健康监测数据进行调研、梳理和分析,给出长大桥梁结构监测数据的格式规范,提出自动初步处理与人工专业分析的两步数据处理方法。研究结果表明:针对海量原始监测数据提出的规范化命名、结构化存储方法行之有效,可为桥梁健康监测系统的开发应用、数据结构定义、接口交互和采集提供规范参照;经过该文提出的数据处理方法处理后的数据与原始数据相比,其容量大幅减少,可保证处理后的数据量不超过原始数据量的5%,可为长大桥梁数据分析和挖掘利用工作奠定基础。     

基于模型与数据驱动的结构健康监测异常检测

结构健康监测(SHM)系统在土木工程中的应用日益普遍，因为它们可以跟踪结构状况并在突发情况下提供数据支持。尽管在改进数据异常检测以确保结构安全方面已经取得显著的成效，但能够在硬件上进行长期检测的算法仍然是一个悬而未决的问题。提出了一种新方法，该方法利用压缩技术来识别结构中的异常，避免将原始数据以连续流方式传输到服务器中，并以国内某桥梁的健康监测系统数据来测试所提出的异常检测算法。研究训练了3个压缩模型，即主成分分析(PCA)、全连接自动编码器和卷积自动编码器。结果表明，基于模型的方法，即PCA,可以达到更好的准确性；而数据驱动的模型，即自动编码器，其准确性与训练集大小有关，训练集越大，准确性越好。     

东海大桥桥梁结构健康监测系统研究与设计

介绍了东海大桥的健康监测系统。围绕东海大桥管理养护的需求,研究设计了桥梁结构健康监测系统的总体构成,各子系统的构成及实现方法,确定了监测内容和布点原则,设计了桥梁结构状态识别与评估的方法与策略等。     

桑园子斜拉桥结构健康监测技术

桥梁健康监测在最大程度上利用预埋传感器,节约监测成本,同时布置其他监测设备,监测结构响应情况,对存在的潜在威胁及时预警,消除在萌芽状态。桥梁健康监测系统基于大数据分析概念而开发,在分布式技术、云数据库技术、云计算模式的支持下将对"量大、多样、高复杂度"的结构化和非结构化数据进行提取、存储、管理、分析,获取结构的综合状态数据,对结构的使用性能和风险控制进行智能化管理,提供准确的管养决策支持。     

大型桥梁结构阻尼特性及识别方法研究综述

随着桥梁跨径的不断增加，结构体系的创新以及轻质高强材料的应用，大型桥梁结构阻尼日趋降低，进一步加剧了大型桥梁对风、车辆和地震等动力荷载的敏感性。为总结大型桥梁阻尼特性及识别方法的最新研究成果，推动大型桥梁激振技术及阻尼识别方法的快速发展，从以下几个方面进行了系统性总结：首先，剖析了结构阻尼理论体系，并对大型桥梁阻尼特性的研究现状进行了较为系统的梳理；其次，归纳了大型桥梁激振技术的工作原理、激励设备和应用现状；再次，深入分析了基于环境激励的大型桥梁阻尼识别的时域、频域和时频域方法的研究进展，还围绕阻尼识别的智能化、自动化和不确定性量化等方面的最新成果进行系统阐述，并总结了基于人工激振法的阻尼识别方法及其应用现状；最后，从阻尼理论、激振技术、感知系统和识别方法4个方面指出了需进一步深入研究的方向。研究结果可为大型桥梁结构阻尼理论及其识别研究的发展提供一定的理论基础，有助于进一步完善桥梁阻尼取值及相关规范条文，为大型桥梁结构设计和智能运维等领域的研究提供有益的借鉴。     

中国桥梁工程学术研究综述·2021

为了促进中国桥梁工程学科的发展,系统梳理了近年来国内外桥梁工程领域（包括结构设计、建造技术、运维保障、防灾减灾等）的学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。首先总结了桥梁工程学科在新材料与结构体系、工业化与智能建造、抗灾变能力、智能化与信息化等方面取得的最新进展;然后分别对上述桥梁工程领域各方面的内容进行了系统梳理：桥梁结构设计方面重点探讨了钢桥及组合结构桥梁、高性能材料与结构、深水桥梁基础的研究现状;桥梁建造新技术方面综述了钢结构桥梁施工新技术、预制装配技术以及桥梁快速建造技术;桥梁运维方面总结了桥梁检测、监测与评估加固的最新研究;桥梁防灾减灾方面突出了抗震减震、抗风、抗火、抗撞和抗水的研究新进展;同时对桥梁工程领域各方向面临的关键问题、主要挑战及未来发展趋势进行了展望,以期对桥梁工程学科的学术研究和工程实践提供新的视角和基础资料。（北京工业大学韩强老师提供初稿）     

跨海斜拉桥涂层预养护时机选择与技术措施研究

通过资料调研整理与实桥检测结果，研究掌握了跨海斜拉桥钢箱梁及混凝土结构涂层病害特点，并分析了该类桥梁结构涂层病害发展过程和退化规律。运用理论分析和统计方法对涂层劣化进行预测，并在此基础上确定该类桥梁结构涂层预防性养护的最佳时机。根据跨海钢箱梁斜拉桥的结构和环境特点，提出了结构涂层预防性养护的工作内容和维护处治的具体技术措施。通过象山港大桥的应用和验证，进一步优化了跨海斜拉桥结构涂层预防性养护的策略和技术细节。     

城市桥梁检查与结构检测

城市桥梁检查是由桥梁养护管理部门负责进行的日常性检查,结构检测则是由专业人员采用专用仪器设备对桥梁进行全面结构检测,其目的是对桥梁使用现状进行总体评价,为桥梁加固改造提供准确而全面的数据。该文就城市桥梁结构检测的内容,从检测项目、工作流程、检测方法、检测依据等方面进行了详细阐述,同时提出了自己的建议。     

桥梁健康监测技术的适用性

为了掌握桥梁在各种工作环境下的结构行为和状态,并利用监测信息及早发现桥梁的异常或损伤,在总结了多座斜拉桥病害特点的基础上,以1座典型斜拉桥的有限元模型模拟了多种可能的损伤情形,并通过计算得到各种损伤情况下的结构动、静力反应及其变化。通过对损伤引起的结构变化和现代监测技术的工作性能及环境对结构行为影响的比较,调查典型桥梁健康监测方法的适用性。结果表明:以目前的监测手段获得的数据难以用来实现桥梁的损伤预警。     

润扬大桥结构健康监测系统设计研究

对建立润扬大桥结构健康监测系统的主要问题进行了分析研究,提出了建立大跨桥梁结构健康监测项目的选择依据,并对润扬大桥结构健康监测系统的构成和主要功能、传感器等4个子系统的设计原则与思路、设备的选择原则等进行了分析。     

桥梁健康监测技术研究现状及展望

为进一步推进桥梁健康监测技术的发展,保障桥梁运营安全,依据近20年国内外桥梁健康监测（BHM）领域的学术研究现状,总结了BHM在系统及适用性、结构损伤监测算法、监测数据预处理、损伤结构安全预警及数字孪生技术方面取得的最新进展,确定BHM技术目前的研究热点和未来的发展方向。综合分析表明：在BHM系统及适用性方面,研究结构响应参数与健康指标的关联机制,研发长寿命非接触自动采集的智能传感装置,建立针对多源数据采集、传输、存储、分析、评价、预警于一体的自动化、网络化、智能化综合系统是重点研发方向;在结构损伤监测算法方面,设置针对异质场景的不同人工神经网络及修正方法选择建议集,针对多源信息流构建基于数据驱动与模型修正实时交互的多层级耦合智能算法是主要研究热点;在监测数据预处理方面,进一步研发基于深度学习的多源异构数据融合方法,建立复杂环境影响下的损伤结构动态信号提取算法,实现结构监测数据的精准分离是未来研究的热点;在损伤结构安全预警方面,研究重心集中于预警指标和预警体系的建立以及基于可靠度理论与监测数据的常规损伤安全评估,以结构监测数据反映总体力学行为并结合局部损伤的智能检测信息进行服役性能评价是未来的主要发展方向;数字孪生技术在BHM中尚属起步,将数字孪生技术融入多层级复合算法,建立结构多源异构大数据智能融合机制,形成数字联通、实时互动的智能化桥梁运维监测体系是重要发展方向。     

钢与混凝土组合弯梁桥不同施工方法对结构内力的影响

随着经济和交通建设的发展,组合弯梁桥逐渐成为城市桥梁建设中的优选桥型。组合弯梁桥与直桥的受力特点不同,不同的施工方法涉及不同的体系转换问题,因此施工方法的选择会对结构的力学性能产生影响。基于组合弯梁桥的三种施工方法——先简支后连续、先支点后跨中和满堂支架施工,通过有限元软件模拟不同施工方法的施工过程,研究了不同施工方法对组合弯梁桥结构力学性能的影响,针对预制组合弯梁桥提出合理主梁、横梁施工方法,对组合弯梁桥从结构受力角度选择合理的主梁施工方法具有指导意义。     

随县烈山湖桥设计

烈山湖桥是随县厥水河上一座特大桥,该桥主桥采用(42+168+42)m三跨中承式钢桁架拱桥。该文主要介绍了该桥的结构设计、结构分析等,为类似桥梁设计提供参考。     

对连续梁桥施工监控的研究

连续梁桥施工的监测与控制可使施工人员实时掌握连续梁桥结构的实际变形、应力分布和线性特征.通过对连续梁桥施工监控的研究,详细介绍了现行的技术与方法,为梁桥施工提供了指导性意见,使梁桥能够达到理想的线形和受力状态,既可以确保施工过程中的构件、设备和人员的安全,也能够减少和避免不必要的损失.     

封一/四

钢结构桥梁形式多样,优点突出,在世界各地应用广泛,为了推进中国钢结构桥梁的建设,促进中国钢结构桥梁抗火防灾研究领域的全面发展,加快钢结构桥梁抗火防灾技术的研究,加强钢结构桥梁抵抗火灾的能力,提升管理部门应对钢结构桥梁遭遇火灾时的应急水平,对钢结构桥梁抗火防灾的研究现状与亟待解决的问题进行了总结。研究了国内外钢结构桥梁火灾发生时的场景以及钢结构桥梁遭遇火灾时的破坏形态,分析了钢结构桥梁火灾发生时的特点,强调了油罐车火灾对钢结构桥梁安全性能的严重威胁,给出了钢结构桥梁抗火防灾的关键技术。继而,对其抗火研究存在的问题进行了梳理,包括钢结构桥梁所用材料的高温特性,复杂环境下钢结构桥梁截面的传热机制、钢-混凝土组合梁界面间的高温作用机理、钢结构桥梁火灾行为的数值模拟与智能预测技术、火灾全过程中钢结构桥梁的试验与测试方法、火灾高温下钢结构桥梁的力学行为以及钢结构桥梁抗火研究的工程应用等七大方面给出了钢结构桥梁抗火研究亟待解决的问题和更高的目标。以期对钢结构桥梁抗火防灾方向的技术研究提供全新的视角和基础资料。