基于非接触远程智能感知的桥梁形态监测试验

为进一步提高利用非接触式影像监测大型桥梁安全状态的精度与效率,实现结构健康监测系统兼有经济、可信且全息的技术理论优势,提出依据结构全息影像序列数据的非接触式机器视觉远程智能感知进行桥梁结构全息几何形态监测的方法。通过单机自动巡转桥梁立面动静影像全息监测系统试验装置获取试验桥在各损伤/作用工况下的原始动静影像数据,根据序列数据在时间、空间上具有强关联信息的特性,分别构建降噪及抗扰动单元、欧拉运动放大单元及运动信息提取单元进行全息几何形态测量,以历次试验监测数据为样本数据集,利用分层思想依次建立数据抽样和结构几何信息间映射的数学网络模型,经结构设计不断训练、调试与优化桥梁力学行为智能感知网络,最后获取试验桥在试验过程中的全息变形、全息变形包络谱、全息位移时程曲线。研究结果表明：该方法获得的数据与传统的常规接触式传感器实测值基本吻合,试验桥在各工况下的曲线变化趋势基本一致,全息变形测量值平均误差12.21%,全息变形包络谱测量值平均误差9.06%,全息位移时程曲线测量值平均误差8.55%,对环境规律噪声信号筛除效率为81.9%,基于非接触远程智能感知的桥梁形态监测真实、连续、敏感、较为准确地反映了结构在各损伤/作用工况下的真实形态变化,可为后续进一步研究结构状态演绎以及损伤智能化识别方法奠定基础。     

钢-混凝土组合梁加宽混凝土旧桥试验

对2根钢-混凝土组合梁加宽混凝土T梁构件进行试验(共分4种弹性工况与1种破坏工况),量测并分析了试件的荷载、挠度、反力及应变,观测了试件的裂缝发展情况。对弹性工况下的挠度、支座反力横向分布规律进行了研究,并对破坏工况下的构件极限抗弯承载力进行了理论分析。结果表明:荷载作用在L/4与L/2处时挠度横向分布规律相同,其分布系数与刚性横梁法、修正刚接梁法计算结果吻合良好;荷载作用在L/4与L/2处时支座反力横向分布规律相同,其分布系数与杠杆法计算结果吻合良好;破坏工况下组合梁与混凝土T梁呈现出典型的弯曲破坏,构件抗弯承载力等于组合梁与混凝土T梁抗弯承载力之和。     

基于响应面法的桥梁仿真模型修正方法研究及应用

提出采用改进响应面法进行有限元模型修正,以显式的响应面模型逼近目标函数与设计参数之间复杂的隐式函数关系,提高了计算速度与精确性。LH大桥实例验证了该方法的有效性并得出以下几点结论:建立了LH大桥单梁有限元模型,对梁挠度主成分分析可知影响梁挠度的两个最主要因素为弹性模量E与二次项效应系数;经模拟运算可知梁挠度值在L/4、L/2、3L/4 (L为梁长)处对比于单梁荷载试验结果误差分别为2. 29%、1. 97%、1. 53%,误差在可接受范围内。     

基于静力位移数据的薄壁箱梁损伤识别方法

为解决薄壁葙梁损伤识别方法中动力指标敏感性低、静力损伤指标试验成本高、计算繁琐的问题,提出了一种简单实用的基于静力位移的损伤识别方法,并对其作出改进。利用结构损伤前后同一工况作用下静力位移的变化值,建立了基于静力位移观测的结构损伤识别方法,并采用广义逆矩阵法求解结构系统损伤因子。由于转动自由度难以量测,通过静力缩聚的方法缩减去除刚度矩阵中的转动刚度,使得静力位移的变化值仅由挠度产生。通过算例表明,文中提出的方法识别效果好,操作简单,结果稳定,有着很好的实际工程应用意义。     

动应变测量在桥梁动挠度识别中的应用分析

随着桥梁的发展,桥梁的问题也逐渐增多,近年来,我国出现了多起桥梁安全事故,主要是因为桥梁的变形产生,而挠度为桥梁变形的指标,故研究梁的挠度识别很重要。首先,通过分析和介绍位移模态理论与应变模态理论的异同点,以及应变模态理论得到梁的应变模态的表示,在此基础上,提出了互关函数在梁动挠度识别中的应用。然后,通过以实际工程为研究对象,按照1∶10的比例建立桥梁实验模型,桥梁模型全长10m,截面积为2.52cm^2,高50mm,将其分成20段,每0.5m为一个单元,计算其挠度。最后,进行实际桥梁验证,将实际桥梁的测量值与桥梁模型的挠度计算值进行对比。通过实验得到,对梁施加脉冲荷载研究其动挠度的识别值与精确值之间的吻合度,并且得到测量点的布置对吻合度的影响。对梁施加动荷载,即EL CENTRO地震波,通过对比研究动荷载作用下,动挠度的识别值和精确值之间的吻合度,得到互关函数法在动挠度中的应用,对同类型的研究具体一定的参考价值。     

大跨度桥梁荷载试验结构变形测试与分析

采用桥梁静载试验是对在役桥梁安全评价的有效方法。文中通过对某5跨连续箱梁桥进行静荷载试验,利用有限元软件建立全桥数值仿真模型,分别分析该桥在2~3跨、3~4跨时L/2截面和L/4截面的挠度值;4号墩墩顶荷载下负弯矩值。经过测试,该桥在跨中截面最大的挠度值为11.1mm,而计算值为11.5mm。对3种荷载工况下的挠度值进行对比分析,得出该桥的实测值和理论计算值吻合较好,表明该桥具有足够的桥梁安全储备。     

部分斜拉桥静载试验分析

以桥梁设计理论、有限元法分析技术为理论基础,对国内一座部分斜拉桥的静载试验进行了研究。通过实测值与理论值比较分析,结果表明该桥在试验荷载作用下主梁实测最大挠度值、塔顶最大水平位移值、最大索力值和最大应变值均小于理论计算值,在各个工况荷载作用下,实测残余挠度值与残余应变值较小,表明结构具有良好的变形恢复能力,桥梁结构性能良好。本次试验可为同类桥梁结构的设计和检测评估提供有价值的参考。     

基于复变量求导及Levenberg-Marquardt法对梁的损伤识别研究

文中结合复变量求导方法,利用Levenberg-Marquardt算法,构建了一种损伤识别模式,并以此实现对简支梁结构的损伤识别。该模式以单元弹性模量的减少模拟损伤,采用有限元方法获得结构的振动加速度响应,构造用振动响应与计算响应差值的最小二乘函数作为目标函数的识别依据。在识别过程中,采用Levenberg-Marquardt算法进行弹性模量的迭代计算,引用复变量求导法解决在识别过程中灵敏度计算困难的问题,并通过极小化目标函数求得损伤的弹性模量。分析了不同工况中有无噪声条件下梁的损伤识别效果。数值算例表明,该方法具有一定的鲁棒性。     

基于动静载试验数据的预应力混凝土梁模型修正方法试验研究

为了将有限元模型修正方法引入到预应力混凝土主梁结构性能评估中,首先基于设计图纸,用有限元软件ANSYS建立后张法预应力混凝土T梁和箱梁的有限元模型。而后,综合运用动态加权系数和灵敏度分析的方法,以静载试验竖向挠度以及竖向前5阶自振频率为状态变量,构造目标函数。通过分析目标函数对设计参数的灵敏度,选取灵敏度高的设计参数对模型进行修正,调整了模型的物理参数,使模型计算值与试验结果在合理误差范围内。该方法克服了以往采用单目标函数修正有限元模型的不足,更易找到全局最优解。修正后的有限元模型按照静载试验加载工况进行加载,模拟分析了静载试验加载工况下2榀预应力混凝土梁有限元模型的应变、挠度计算结果,与现场静载试验测试结果相比较,其表明能够用于桥梁结构性能评估,可为类似工程提供借鉴。     

基于位移连续的静力损伤识别

为减小采用挠度法对桥梁结构进行静力损伤识别时识别结果出现误判的可能性,从位移连续条件出发对桥梁结构建立损伤识别模型,通过使理论计算挠度值逼近实测值,同时使节点相对转角最小,提出位移连续静力损伤识别法,然后利用多目标最优化方法求解。以简支梁为例对该方法的准确性进行验证,结果表明:该方法综合考虑了挠度与相对转角2个位移连续性条件,与实际情况更接近,在一定程度上降低了损伤误判的可能性。     

装配式板梁铰缝损伤识别模型的研究

铰缝损伤识别对评价空心板梁桥实际承载能力具有重要意义,提出了一个铰缝损伤系数βi来评价铰缝损伤,通过测量在正常通行荷载作用下一段时间内铰缝相对位移的最大/最小值和板梁跨中挠度最大值,对位移值采用协方差分析得到铰缝损伤系数βi。该系数不仅能同时考虑铰缝和板梁损伤,而且定量评价铰缝损伤程度。铰缝损伤系数βi可将铰缝状态划评定为完好、损坏和破坏等3种状态,三者之间的界限值分别为1和3。通过一座实桥荷载试验,验证识别模型判断铰缝损伤方便可靠。     

体外预应力加固在役简支梁桥变形分析

根据体外预应力加固在役梁桥实例,分析了在预加力和活载作用下单片梁的结构变形,给出了相应的变形计算公式,探讨了体外预应力加固桥梁的挠度横向分布规律及变形计算方法,试验结果表明,理论计算变形值与试验测试结果相吻合。     

梁格法在钢箱梁桥型荷载试验中的应用

在钢箱梁的荷载试验中,利用梁格法建模分析与实测试验结果进行对比,通过两者在不同荷载试验工况下的挠度和应变的变化趋势和结构振型,分析梁格法在该结构下的可行性.结果表明,在静载试验中两种曲线的趋势基本相同,在动载试验中两种振型基本相似,说明梁格法具有较高的实用性和准确性.     

疲劳荷载下碳纤维薄板加固RC梁变形计算

首先分析了碳纤维薄板（Carbon Fiber Laminates简称CFL）加固梁在静载作用下的变形,提出了静载下加固梁挠度的计算公式,该公式在表达方式上与普通钢筋混凝土梁的截面计算刚度相似,同时与试验结果比较具有较高精度。在疲劳载荷下加固梁的疲劳变形分为3个阶段：快速增长、平稳增加和失稳扩展。残余挠度也随循环次数的增加而增加,初期和后期增长快,而中间阶段发展较慢。通过考虑试验梁在疲劳荷载作用下的残余变形和瞬时变形,运用递推的方法,提出了在常幅和随机载荷下,碳纤维薄板加固梁挠度的计算公式。通过与试验结果的对比表明,计算结果能够很好地反映梁的挠度变化趋势。     

基于变形轮廓线跟踪的结构整体变形监测方法

传统的结构变形监测通常依据数个"独立点"的变形观测数据,尚未全面把握结构整体及各个部分的变形分布,特别对于大型结构物,测量点众多,难以获得能够表征结构整体及局部安全状况的变形信息。针对该问题,提出一种基于图像透视变换和图像边缘检测处理技术的结构整体变形监测方法。针对桥梁等大型结构物周边地形地貌较为复杂,往往难以获取结构物立面正轴投影的数字图像问题,提出通过图像透视变换来间接获取结构物正视投影,使之较好反映结构物立面轮廓线形;考虑结构物轮廓线由于结构自身或外界原因可能存在局部缺陷的问题,提出基于影像轮廓线叠差算法消除边界局部缺陷影响的处理方法,使之较好地获取结构物整体连续变形;分别采用Sobel,Prewitt,Roberts,Log,Canny这5种边缘检测算子对结构正视投影图像进行边缘检测处理,得出Log边缘检测算子在结构整体变形监测中应用效果较好,边缘检测处理结果较为理想。将该变形监测方法应用到钢桁-混凝土组合梁的加载试验中,对各级加载工况下的试验梁全梁影像进行处理,并分别与传统"点式"测量(百分表)进行对比,结果表明通过该方法可获取试验梁全梁向的整体变形,具有较好的精度和可靠性,相比较于"点式"测量能更好地体现试验梁的整体位移和变形分布。     

大跨径连续刚构桥长期挠度计算及预测分析

结合某连续刚构桥实测的长期挠度数据,通过建立不同模型工况的有限元模型,分阶段对结构的长期挠度实测数据与计算值进行对比分析。结果表明,考虑作用准永值和结构损伤以后的长期挠度计算方法更加接近实际下挠。在分析实测数据和计算结果的基础上,引入结构长期挠度修正系数的方法来预测结构长期挠度。     

南京水碧桥的静力荷载试验

桥梁的静力荷载试验是检验桥梁结构安全运营的有效途径之一。本次静力荷载试验针对水碧桥3个试验桥跨进行6种工况的加载试验。试验结果表明：各试验桥跨挠度测试截面的实测挠度和应力均小于计算值,跨中最大实测活载挠度与计算跨径之比小于规范限值。荷载卸除后,残余应变较小,最大实测相对残余应变为8.0%。荷载试验前以及加载试验过程中,在各试验桥跨测试截面及附近区域的T梁表面未发现可见裂缝。因此,该桥的刚度和强度都满足设计要求。     

南京水碧桥的静力荷载试验

桥梁的静力荷载试验是检验桥梁结构安全运营的有效途径之一.本次静力荷载试验针对水碧桥3个试验桥跨进行6种工况的加载试验.试验结果表明:各试验桥跨挠度测试截面的实测挠度和应力均小于计算值,跨中最大实测活载挠度与计算跨径之比小于规范限值.荷载卸除后,残余应变较小,最大实测相对残余应变为8.0%.荷载试验前以及加载试验过程中,在各试验桥跨测试截面及附近区域的T梁表面未发现可见裂缝.因此,该桥的刚度和强度都满足设计要求.     

体外预应力混凝土梁挠度试验研究

该文介绍了一项体外预应力混凝土梁挠度的试验研究.通过8根T型截面简支梁静力加载试验,其中6根施加体外预应力和2根不加预应力.主要分析预应力筋、不同转向结构个数、张拉方式和力筋形式对T型截面简支梁挠度的影响.记录各梁受力过程、破坏形态和挠度变形的全部过程.试验结果表明体外预应力筋能提高梁的承载能力,有效阻止裂缝的开展,控制梁的变形,体外预应力能有效地减少梁的挠度,并且不同的转向结构个数、张拉方式和力筋形式都对梁挠度变形有影响.     

装配式PC箱梁刚度退化及识别的足尺试验

为了明确装配式预应力混凝土（PC）梁刚度在损伤状态下的退化规律，针对3片30 m预应力混凝土箱梁开展了足尺模型试验研究。首先，建立了损伤梁的结构静动刚度识别模型，基于跨中挠度提出了结构等代静刚度计算式，基于自振频率提出了结构等代动刚度的计算式；其次，对足尺箱梁进行了多工况的静力逐级加载和动力交替试验，分析了箱梁裂缝、挠度、频率等特征参数随荷载的演化规律，研究了损伤状态对箱梁特征参数的影响；再次，通过有限元模型修正给出了箱梁动刚度衰减系数，研究了结构静动刚度随损伤状态的衰减规律，分析了静动刚度差异的原因；最后，建立了结构静动刚度衰减系数和裂缝特征参数之间的经验回归式，并与现有研究成果进行了对比。结果表明：初始损伤状况对箱梁受荷后的裂缝统计分布特征参数有一定影响；箱梁开裂后在相同荷载下的结构等代静、动刚度衰减程度并不相同，其中最终的静刚度衰减系数为0.30，最终的动刚度衰减系数为0.80；足尺梁与室内缩尺模型梁的静刚度衰减系数并不相同。所提出的静、动刚度衰减公式较为简洁，可用于实际损伤箱梁的结构性能评估。