损伤桥梁荷载横向分布的数值法研究

桥梁的横向分布状态,是评价桥梁状态的重要手段之一。然而针对损伤桥梁的荷载横向分布关系的研究,对桥梁的评估及加固技术具有非常重要的经济及社会意义。通过建立损伤桥梁的力学模型,分析梁体刚度的变化对桥梁荷载横向分布的影响,通过模拟分析力学模型,得到桥梁荷载横向分布的各内力值,并同试验结果进行对比分析,最后将所得的数值同各变量的理论数值进行对比,得出各变量的校验系数,进而得出该荷载等级下桥梁的工作状况系数,达到对该桥承载力和正常使用状态进行评估的目的。     

基于DE-BP神经网络的桥梁损伤评估

在对桥梁损伤评估系统模型的基础上,提出了基于DE-BP神经网络的损伤评估方法。该方法引入差异演化算法(DE算法),通过对已有的桥梁损伤评估实例对神经网络进行训练,可使神经网络较好地表达评估结果与评价因素之间的关系。在网络学习过程中充分引入DE算法,避免了BP神经网络容易陷入局部最值及收敛慢的缺点,经该方法训练好的网络可以对实际桥梁进行评估。     

基于在线动力响应的板梁桥铰接缝损伤评估方法

为了解决板梁桥铰接缝健康状态难以诊断的难题,以桥梁在车辆荷载作用下的动力响应频谱定义频谱形状差异性指数,并结合频率构造目标函数,提出了一种基于桥梁在线动力响应的铰接缝损伤定量评估方法。该方法以铰接缝横梁刚度整体下降程度作为损伤指数,通过基于L-M准则的有限元模型修正方法实现对装配式板梁桥铰接缝损伤的定位和定量分析。采用车-桥耦合振动分析方法计算桥梁的在线动力响应,并避开板梁桥1阶竖弯模态,选择包含桥梁横弯和扭转模态在内的频率段分析响应频谱形状差异性指数。数值分析了铰接缝损伤位置、损伤程度、主梁车辆横向随机位置、车辆速度和路面不平度等因素对铰接缝损伤识别结果的影响,并进一步分析了主梁和铰接缝同时存在损伤时的识别结果。研究结果表明:所提损伤评估方法抗噪能力强,损伤识别结果受车辆速度、车辆横桥向随机位置和路面不平度等因素的影响较小,识别结果较为准确;该方法对单个或多个位置铰接缝不同程度的损伤均可正确识别,误差较小,还可同时识别主梁和铰接缝损伤。对一座装配式板梁桥进行了现场试验分析,基于所提方法的板梁桥评估结果和桥梁现场情况相符,从而从应用角度证明了所提铰接缝损伤评估方法的准确性和可靠性。     

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。     

混凝土曲线梁桥损伤识别干扰性分析研究

目前桥梁损伤识别主要采用曲率模态分析、振型曲率变化指标、结构固有频率变化、能量变化等方法理论,其中曲率模态分析法应用广泛,识别效果好。但是对桥梁结构同时存在多处不同程度损伤的识别效果并不理想;非结构损伤因素导致结构刚度变化对其识别结果的干扰性亦值得探讨。本文在基于曲率模态绝对差值理论的基础上,分析多处损伤识别的相互干扰性和非结构损伤因素导致结构刚度变化的干扰性,对该方法进一步优化完善。以云南大保高速某特大桥为依托工程,建立空间有限元模型,对该桥的损伤进行模拟分析。研究表明按模态振型幅值大小来优化损伤识别区段可以有效排除其干扰性,提高识别结果的准确性和可靠性。     

连续刚构桥上部结构施工质量动力评估研究

以云南新庄特大桥为研究对象,基于频响函数模式置信准则的模型修正理论,以梁段刚度为损伤识别参数,运用有限元软件对该桥上部结构不同损伤工况进行模拟分析。分析结果表明,该方法可以准确识别出上部结构的刚度。并测试了该桥在施工过程中的振动响应,对上部结构施工质量采用上述方法进行评价。测试结果表明,上部已施工梁段刚度均优于设计值,施工质量良好。分析结果可为新庄特大桥的施工管理提供依据,并为同类桥梁的施工质量评估提供参考。     

中小跨径桥梁结构安全状态评估研究

针对目前中小跨径桥梁健康监测系统及结构安全状态评估相关研究不足的情况,以万埠大桥为工程背景,通过安装在桥梁结构上的健康监测系统获得实时监测数据,对桥梁结构应变及倾角数据进行分析处理。基于统计学原理,采用损伤预警理论中的无模型指标训练法对万埠大桥进行安全状态评估,通过该法计算得到桥梁结构应变及倾角值的安全阈值,将监测系统实时监测数据与安全阈值进行对比,评估桥梁安全状态,为桥梁管养部门管理决策提供依据,也为今后中小跨径桥梁安全评估提供实例借鉴。     

基于程度分析法的桥梁安全性评估

目前评价桥梁安全性的方法很多且各具特点,但往往对同一桥梁的评估结果差异颇大。文中提出基于程度分析法评估桥梁安全性。建立桥梁安全评估体系,采用基于程度分析的模糊判定法及层次分析法确定评估者及评估对象的权向量,评估桥梁各构件、部件及总体的安全性。结果表明,该方法评估结果与用规范评定结果相近,可作为一种辅助手段评估桥梁安全性。     

基于模糊评价理论和层次分析的混凝土梁式桥综合性能评估

为了研究混凝土梁式桥梁综合性能的评估方法,采用层次分析方法建立了包含结构安全性、耐久性以及适用性的综合评估模型.根据混凝土梁式桥梁的特点从桥梁结构的安全性、耐久性以及适用性的角度出发,分别建立了基于目标层、准则层和指标层的桥梁结构的安全性评估模型以及基于目标层和指标层的桥梁结构的耐久性、适用性的评估模型.在已建立的评估模型的基础上,根据各指标的确定权重和评价标准,采用模糊理论对其安全性、耐久性和适用性分别进行评估,根据模糊理论的最大隶属度原则确定其评估结果.最后基于桥梁的安全性、耐久性和适用性的单项评估结果,对桥梁结构的综合性能进行评估分析.结论表明,该方法能够较好地反映混凝土梁式桥梁的综合性能,得出的性能评估结果与实际相适应,可以为桥梁结构的养护维修奠定理论基础.     

混凝土桥梁损伤的神经网络评估

在桥梁损伤评估系统模型的基础上,提出了基于神经网络的桥梁损伤评估方法。该法通过神经网络对已有的桥梁损伤评估实例的学习,可使神经网络较好地表达评估结果与评价因素之间的关系,从而代替评估群体进行评估。这不仅可以减少评估的工作量。节约人力物力,还可以较好地利用和积累专家经验知识,降低评估过程中人为因素的影响,保证评估结果的客观性。同时,建立的评估系统具有自学习功能,可以在没有专家或缺少专家的条件下,模拟有经验的评估机理,完成对旧桥损伤的评估。实例计算表明,各网络模型花费很少的时间完成对样本的训练后,便可利用训练好的隐含层权值与阈值对实际桥梁进行评估。     

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。     

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...     

梁格法建模在宽箱梁桥静载试验中的应用

梁格法是一种空间计算分析的方法,具有清晰、易理解等特点,广泛引用到宽桥、异形桥等的计算分析。在桥梁静载试验理论分析中,它能得到主要控制截面的挠度、应变数据,以满足宽箱梁桥静载试验的理论计算要求。基于梁格法理论,采用空间梁格法对某连续宽箱梁桥进行分析,计算分析了设计活载静载响应,得出主要控制截面的横向测点理论计算值,并根据现场静载试验结果对该桥进行评估。对梁格法在桥梁静载试验应用中提供了借鉴和参考。     

基于响应灵敏度的桥梁下部结构损伤识别方法研究

为实现桥梁下部结构横、竖向状态的同步识别,以多跨简支梁桥下部结构为研究对象,提出了基于响应灵敏度的桥梁下部结构损伤识别方法。首先,基于车桥耦合动力分析理论推导了桥梁下部结构响应灵敏度方程;其次,基于响应灵敏度模型修正算法和数值算例对所提方法的有效性和抗噪性进行了验证。结果表明：(1)当梁体、墩身、基底约束同时损伤时,所提算法可准确、有效地识别墩身单元刚度和基底约束刚度值;(2)所提算法具有较强的抗噪性,在5%噪声影响下仍能有效识别墩底弹性支承的损伤,并能准确定位损伤桥墩单元位置和识别损伤值。     

钢桥面板疲劳损伤智能监测与评估系统研究

正交异性钢桥面板作为大跨度桥梁的首选桥面板结构,实时监测并准确识别其重要构造细节的疲劳损伤程度,在此基础上预测剩余疲劳寿命,对于大跨度桥梁的服役期管理维护决策至关重要;但正交异性钢桥面板的疲劳问题具有多尺度、多模式、随机性、隐蔽性等特性,且其对结构静动力响应的影响仅限于疲劳裂纹附近的局部区域,传统的损伤识别方法难以准确识别。结合智能技术的最新发展和正交异性钢桥面板疲劳问题的基本属性,构建了其疲劳损伤智能监测与评估系统,并对其疲劳损伤指标和疲劳损伤智能评估的相关关键问题进行研究。提出了基于等效结构应力的正交异性钢桥面板多尺度疲劳损伤评估方法;建立了考虑随机因素的结构体系实时疲劳损伤评估及剩余寿命预测方法;构建了正交异性钢桥面板疲劳损伤智能监测与评估系统;基于实际桥梁结构的交通量和结构响应监测信息,对所建立的正交异性钢桥面板疲劳损伤智能监测与评估系统进行了验证。研究结果表明：在实际交通荷载作用下,顶板与纵肋连接细节的疲劳主导失效模式为焊根部位起裂沿顶板扩展,所提出的疲劳损伤评估方法的评估结果与实际结构一致,表明所提出的方法能够准确确定结构体系的疲劳失效模式;疲劳损伤智能监测与评估系统所确定的实桥疲劳损伤及剩余寿命预测结果与实际桥梁疲劳损伤开裂时间基本一致;所建立的智能监测与评估系统可为正交异性钢桥面板疲劳损伤过程和寿命评估提供理论依据及支撑,并为实桥的运营管理养护决策提供科学依据。     

一种新的桥梁线形监测系统及其在刚架拱桥中的应用

桥梁线性可直接反应桥梁的安全状态,是了解桥梁健康状态的最重要方式之一。传统的桥梁线性测量方法存在测量精度低、无法进行动态监测、测点数量少、易受环境影响、监测成本高以及无法实现实时监测等问题。基于高精度倾角传感器和最小二乘法构建了由传感器子系统、数据传输子系统和安全评估子系统构成的桥梁线性远程实时智能监测系统,本文详细介绍了该系统的硬件组成、模块功能和工作流程。为了检测该系统的性能,将本系统应用至刚架拱桥,对该桥进行加载并对测点部位进行精密水准测量,得到挠度的理论值、本系统输出值和高精密水准测量值,通过对比分析,得出本系统精度可达到亚毫米级,同时系统具有可靠性强、可实时监测和运营成本低等特点,是一套综合性能较优的桥梁形变监测系统,在桥梁线形测量领域具有较高的应用和推广价值。     

过火混凝土桥梁评价方法及耐久性损伤评估模型

针对目前桥梁火灾的频发现象和灾后桥梁的服役功能,研究了桥梁火灾特点与破坏特征。基于火灾场不同材料、不同力学参数对温度的损伤敏感度和结构不同部位的损伤对结构性能的影响程度,建立不同部位损伤权重系数,通过调节权重向量确定损伤敏感因子和最不利位置,提出了桥梁火灾后网分评价方法和混凝土桥梁火灾后抗力耐久性损伤评估模型。并利用有限程序对相关实例进行数值分析,对其耐久性进行了评定。结果表明:耐久性评估模型准确可靠,所得数据明确;网分评价法可对火灾后桥梁结构进行安全评价,也可对重大结构进行长期健康监测。     

基于环境激励的连续钢箱梁桥模态测试与分析

以某连续钢箱梁桥为工程背景,开展基于环境激励的桥梁模态测试研究,通过现场试验,识别桥梁结构的动态特性参数,评估实际结构在设计荷载作用下的动力特性,并将模态测试结果与MIDAS/Civil动力特性计算结果进行对比。结果表明,该桥模态参数实测值与理论计算值基本吻合,且实测值大于理论计算值,桥梁结构的实测刚度大于理论设计目标值,整体刚度良好。     

基于层次分析法的双曲拱桥耐久性模糊综合评估研究

为了准确地对在役双曲拱桥的耐久性进行评估,应用层次分析法建立了双曲拱桥耐久性评估的模型。应用模糊数学中隶属函数理论,对评估模型中的二个层次中的评估指标建立隶属函数,采用二级模糊综合评判进行耐久性评估。研究结果表明,在分析钢筋混凝土材料耐久性诸影响因素和双曲拱桥的结构特点的基础上,利用层次分析法,可以将双曲拱桥分解为多个部件,从而建立起由整体到局部的较为清晰的层次,同时可以确定各种影响因素对于桥梁耐久性的权重向量,较好的解决了不同桥梁由于各指标损伤程度不同而在评估时采用不同权重的问题。工程实例分析表明,评估结果与实际情况较为吻合,证明该方法是可行的,具有较好的工程实用性。