南京大胜关长江大桥主梁加速度响应的长期监测与分析

针对现有规范对铁路桥梁的振动加速度限值不适用于大跨度高速铁路桥梁的情况,本文通过分析南京大胜关长江大桥桥梁结构健康监测系统长期监测得到的桥梁结构响应数据,研究列车过桥工况下主梁振动加速度峰值的变化规律,并与车速、轴重进行相关性分析。研究结果表明:在单一列车过桥工况下,主梁加速度峰值集中在固定的变化区间,且服从正态分布;桥梁振动加速度峰值与车速不存在线性相关性,与列车轴重存在线性相关性;动应变响应有叠加交汇工况下,加速度峰值约为单一列车过桥工况的1.4倍;现有运营条件下,大胜关桥梁振动加速度响应正常,能保证列车的行车安全。     

高铁站房结构健康监测系统设计

为了对服役期间高铁站房的安全状态进行及时评估和科学预警,设计并研发了一套高铁站房结构健康监测系统,包括传感器子模块、数据采集子模块、传输及处理子模块、数据管理子模块、安全评定与预警子模块及用户界面子模块。对各子系统的功能要求和实现方法进行分析,并详细阐述该系统的结构监测内容及测点布置。通过分析济南东客站站房结构关键构件的应变、应力、风荷载等相关数据,得到以下结论：济南东客站站房结构健康监测系统运行平稳,数据传输稳定;站房结构风速、振动加速度、拉索索力等均在合理阈值范围内,结构处于安全状态。实现了对结构状态的实时掌握,有助于保障济南东客站的安全运维,为以后站房结构健康监测系统的设计研发提供借鉴。     

石济客专济南黄河桥健康监测系统总体设计

研究目的:随着高速铁路大型桥梁的快速建设,铁路大型桥梁的健康监测愈来愈成为高速铁路运营安全及检修维护的重要保障。石济黄河公铁两用桥为(128+3×180+128) m刚性悬索加劲钢桁梁结构体系,本文结合该桥的结构特点及运营养护维修需求,研究该桥健康监测系统的设计方法。在结构静动力分析的基础上,提出监测内容及设计原则,全桥布置157个测点,桥上及监控中心设备总数397台。对传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据处理与控制子系统、中心数据库子系统、结构安全预警与分析子系统及用户界面子系统六大子系统进行详细设计,探索健康监测系统在铁路大跨桥梁上应用的可行性,从而为铁路桥梁开展长期健康监测奠定基础。研究结论:(1)铁路桥梁健康监测系统布点设计需同时考虑静态及动态监测指标,并与成桥静载、动载试验相结合;(2)传感器选型要遵循耐久可靠、技术先进、方便更换维护及经济合理的原则;(3)数据采集及传输宜采用光纤环网进行组网设计,监控中心宜设置在铁路局工务段调度中心,便于养护维修与设备管理;(4)预警指标的确定应结合铁路设计、检定规范以及运营阶段计算承载力共同确定;(5)本研究成果可在铁路大跨桥梁健康监测项目中推广应用。     

大跨径连续刚构桥安全性评估的基准有限元模型

以八尺门连续刚构桥为背景,结合其健康监测系统,探讨监测数据处理和安全性评估通常值、限值确定方法。基于健康监测进行该桥有限元模型动力修正和模型验证,得到该桥基准有限元模型;利用基准有限元模型确定桥梁安全性评估安全阈值。结果表明:该桥监测系统能满足桥梁健康监测和安全评估基本需要,基于健康监测长期统计通常值确定方法和基于基准有限元模型的安全阈值确定方法可为健康监测系统设定安全预警值提供依据,满足桥梁安全性评估要求。     

隧道结构健康监测系统理念及其技术应用

研究目的:近年来,随着传感器技术、信息采集技术及测试分析技术的迅猛发展,基于各种监测手段的实时、连续性的结构健康监测系统在土木工程领域中竞相展开,并在诸如桥梁、水利等工程领域得到广泛应用.地下工程领域中,由于围岩-结构自身的复杂性,结构受力状态的不确定性,一直以来对于隧道结构健康监测的研究鲜有问津.研究结论:通过本文研究,得出了以下几点结论:(1)一个完整的TSHMS系统应由数据采集与传输系统、数据分析与处理系统、隧道结构健康评价及预警系统组成;(2)通过对隧道结构力学演变特征的分析,提出了TSHMS系统中应对二次衬砌的受力特征进行长期重点监控的基本思路;(3)结合隧道工程复杂性及其安全评价“模糊性”的具体特点,在现有常规安全评价体系的基础上引入了模糊综合评判的评价手段;(4)将上述理念应用于苍岭特长公路隧道中,初步建立了一套TSHMS系统,评价结果与实际基本一致,验证了其可靠性.     

基于光纤传感技术的隧道结构安全监测系统研究

为了动态获取、处理和反馈隧道安全运营情况,基于光纤传感技术和图像匹配技术原理,设计了一种隧道结构安全监测系统。该系统由FBG应变传感器和视频位移计组成,可实现隧道衬砌结构应变、位移的实时远程采集和在线监测,目前该系统已在甘肃陇南两水隧道中应用。研究表明,该系统应变监测精度可达到με级;位移精度可达亚mm级;应变和位移变化在过车后具有较好的归零特性。最后,结合视频位移计和FBG应变传感器在同一点位的数据进行监测,结果表明,该视频位移计与FBG应变传感器波动基本一致,可满足隧道运行期的安全监测要求。     

车辆结构边缘计算在线监测技术研究与应用

城市轨道交通车辆目前存在服役工况与设计工况不完全一致、车辆服役性能与预期不一致的情况,因此超大城市轨道交通智慧运维对车辆车体、走行部关键承载部件的服役安全提出了新要求。研制基于断裂力学的边缘计算在线监测系统,分析包含车辆结构无损检测、车辆结构强度分析、边缘计算在线监测以及断裂力学材料试验在内的技术框架。基于实际应用需求,介绍系统设计、系统部署与应用,并以某地铁的服役安全评估为例,分析系统对车辆故障预测和健康管理起到的重要作用。车辆结构边缘计算在线监测技术可为车辆结构全生命周期的维护、保养和延寿提供数据支撑。     

基于ZigBee和GSM的桥隧贯通地线监测

我国铁路桥梁隧道处贯通地线由于不能埋地铺设而容易被盗或损坏.设计一种基于Zig-Bee和GSM技术的远程监测系统,对系统功耗进行了分析计算.对该监测系统进行了实际通信测试和功能计算.结果表明,本设计满足了桥隧贯通地线实时、长期防盗监测的要求.     

芜湖长江大桥长期健康监测与报警系统研究

介绍芜湖长江大桥长期健康监测与报警系统的结构体系、总体目标和主要监测内容,同时还介绍该系统的设计方案、总体要求和数据采集、数据库管理与查询的主要功能及安全报警功能。该系统是一套完整的以环境监测、桥梁结构性能监测、列车行车安全监测为主体的由多参数、多种传感器和相关调理仪、多测站及两级计算机局域网构成的综合性大型桥梁结构长期健康监测系统。在监测系统中,采用“小集中”分散数据采集组网方式,通信网络简洁,系统抗干扰能力强、传输速率快、故障率低、检查维修方便,而且运行性能稳定,监测数据结果准确、可靠。全部监测数据实现了边采边显,波形显示形象逼真,刷新速度快,数据库管理科学,查询方便、快捷。     

铁路站房结构损伤与传感器故障识别研究

研究目的:传统站房结构健康监测系统的设计假设传感器都能够正常工作,然而传感器故障却经常发生,监测系统会将由传感器故障导致的监测数据变化认为是结构损伤,因此需要在监测系统的设计中考虑传感器故障,以便降低监测系统的误报率。研究结论:(1)传感器失效使采样数据的维度或者数据规模降低,传感器故障导致采样的均值发生偏移,依据已生成的控制界限进行监测将使系统失控运行长度增加;(2)在训练数据处理中,通过协整关系构建传感器输出数据的正常范围,不需要大量测试数据,还可以消除温度、环境和载荷等对结构损伤识别的影响;(3)提出两层数据处理模式,将非基于模型的传感器故障诊断放在数据预处理模块,将结构损伤识别放在故障诊断模块,在系统实现上比较方便;(4)该研究结果可为降低铁路站房结构健康监测的误报率提供参考。