网络环境下桥梁协同预警系统设计与集成技术

桥梁健康监测系统存在的问题是不支持群体间的协同工作,这一缺陷致不能反映桥梁安全受控的本质,障碍了桥梁健康监测系统的进一步发展。该文介绍了在网络环境下,桥梁协同预警系统设计与集成技术。桥梁预警系统从支持群体的协同工作为目标,首先采用群体内应用C/S结构,群体间应用B/S结构的分布式设计方法建立了网络环境下桥梁与预警系统的体系结构,分析了组成预警系统的各个层次的主要功能,通过对预警系统的业务流程进行分析,认为系统集成的关键技术是接口设计。最后以损伤识别后一个连续梁桥在设计地震下的抗震性能评估为例,对系统的可行性进行了验证。     

基于安全预警和养护策略的桥梁集群监测实践

近年来,桥梁运营阶段的安全问题逐渐凸显,基于现代传感、通信、大数据分析等信息技术的桥梁在线监测与预警系统是对传统桥梁运维模式的有效补充。不同于传统单体桥梁健康监测系统,针对数量大、分布广的常规结构体系桥梁,开发了一套基于安全预警和养护策略的区域桥梁群监测系统。同时探讨了监测系统的架构设计,研究了桥梁遴选、监测参数确定、传感器布设、监测数据处理及预警、预防性养护策略研究等关键问题。在上海某区的实践不仅为保障该区桥梁安全提供有效支持,也为相关研究提供借鉴。     

基于小波包能量谱的大跨桥梁结构损伤预警指标

基于结构动力响应的小波包能量谱提出了两种结构损伤预警指标:能量比偏差和能量比方差。以润扬长江大桥北汊斜拉桥为研究对象,分析了损伤预警指标在不同损伤位置、损伤程度和测量噪声水平下的预警能力。研究结果表明:与结构自振频率等模态参数相比,能量比偏差和能量比方差可以明显提高大跨桥梁结构损伤预警的敏感性和有效性,并且具有良好的抗噪声干扰能力。能量比偏差和能量比方差可作为大跨桥梁结构损伤预警系统的损伤预警指标。     

深港西部通道深圳湾大桥结构健康及安全监控预警系统概述

通过对已完成实施的深港西部通道深圳湾公路大桥结构健康及安全监控预警系统(SZBHMS)的介绍,综合阐述了研发系统的构建和软件与硬件部分的内容.在系统中选用了基于美国NI公司虚拟仪器技术的数据采集设备硬件和基础软件产品,并采用了GPS技术时钟授时接收机等技术,指出了安全预警体系、结构状态识别和评估体系的技术实现途径.结果表明:系统能够协调运行,实现了预期设计功能,保证了SZWBHMS系统长期运行的高可靠性、实时性以及技术先进性.在国内首次取得了实施工程的创新性研究成果,为大跨径桥梁结构健康监测与安全预警系统的构建提供了借鉴.     

大件运输车辆过桥监测系统设计与应用

桥梁健康监测系统可实时反映桥梁运营状态,为大件运输车辆过桥安全预警提供数据。基于中小跨径桥梁受力特点和大件运输车辆过桥需要监测的数据,同时考虑工程应用的经济性和适用性,设计了一套桥梁健康监测系统,并对系统的组成部分进行了详细阐述。以一座连续箱梁为监测对象,应用该监测系统对数据进行现场的采集、处理、传输、分析、存储,并将数据输入预警系统,预警系统判定大件运输车辆可安全通过桥梁。实践表明,该监测系统能够及时、有效地提供桥梁状态信息,为大件运输车辆过桥安全性预警提供了技术性支持。     

斜靠式拱桥施工过程安全预警系统研究

桥梁施工过程中的安全问题一直是困绕建设者的难题。针对该问题,该文选取斜靠式拱桥为研究对象,构建其施工过程安全预警理论,包括预警系统的内涵、组成框架和工作流程,并确定该桥型施工过程智能安全预警系统的预警指标体系,给出各个预警指标详细的预警界限以及预警信号图的表示方法和信号灯的意义,在此基础上开发了智能安全预警软件系统,并成功应用于实际工程。     

基于深度学习与漏磁探伤的桥梁缆索检测预警系统研究

为准确、全面地评估桥梁缆索的损伤，开发了基于深度学习和漏磁探伤的桥梁缆索检测预警系统。该系统主要由检测平台和预警平台两部分组成，利用检测平台中爬索机器人的高清摄像头和磁传感器列阵收集缆索表面的缺陷图像及漏磁信号数据，随后将缺陷图像输入到深度学习模型中对其进行自动分类与识别，利用小波分析处理漏磁信号数据以确定内部高强钢丝锈蚀缺陷位置，并根据检测到的数据提出了五级预警。为验证桥梁缆索检测预警系统的可靠性，利用该系统对4座在役斜拉桥的缆索进行检测。结果表明：该系统嵌入的深度学习模型和经过小波分析处理后的磁信号能够准确识别桥梁缆索表面的缺陷特征和内部钢丝锈蚀位置；该系统中预警平台可以将检测信息及时发送给管养部门，便于其采取相应的补救措施。     

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。     

基于极限承载与局部破坏冗余度的桥梁优化设计

桥梁所受外力的大小和形式决定了体系中各构件截面的设计.重大桥梁设计寿命内所遇到的极端气候条件、突发自然灾害、特殊环境的腐蚀、车辆船舶的撞击等不利因素很容易导致桥梁局部损伤,致使整体承载力下降.各方面原因导致车流量越来越大,超重车越来越多,进而导致桥梁局部破坏和超载运行.为了保证桥梁在超载运行和局部破坏情况下仍有一定的承载能力,需要对基于现行规范桥梁设计进行优化.该文数值模拟了一座桁架桥,并采用极限承载冗余度和局部破坏冗余度量化了桥梁模型在超载及局部破坏时的承载能力.结果 表明:初始设计的结构在超载和几种易发生局部破坏时承载能力不足.针对分析结果中的薄弱杆件进行加强,并再次进行冗余度分析,结果表明优化设计后的桥梁模型可以满足超载和各种局部破坏的承载要求.     

大跨度组合梁斜拉桥全过程稳定性研究

结合多座桥梁的稳定性分析经验,从结构体系与结构刚度方面入手系统总结了斜拉桥弹性稳定安全系数、失稳模态在全过程中的发展规律.针对组合梁斜拉桥钢主梁(工字形加劲截面)在横桥向抗弯刚度较小且容易在横桥向发生局部失稳的现象,研究了组合梁斜拉桥全过程的整体-局部弹性相关稳定性及其发展规律.研究结果表明:采用悬臂法施工的斜拉桥全过程安全系数、失稳模态具有相同的变化规律.考虑弹性相关稳定后,在全过程中组合粱斜拉桥不只表现为结构的整体失稳,在大悬臂梁段的某些阶段将重复出现钢主梁的局部失稳,并导致结构安全系数出现显著的降低.     

桥梁预警系统异构数据库分布式引擎模块设计

针对桥梁预警系统群体间协同工作对信息共享的需求,从群体协同工作与面向应用的集成角度对桥梁预警系统异构数据库的集成方式进行了研究。提出了包含用户界面、异构集成模块和存储层三部分的桥梁预警系统异构数据库集成模式。该异构数据库集成模型由桥梁结构表征方法,命令解析模块和数据综合模块组成。在异构数据集成的基础上,实现了预警系统群体间的信息共享,为群体协同工作提供了技术支撑。最后通过模拟管理群体向预警系统提出获取桥梁抗震评估请求对异构集成模块的可实现性进行了验证。     

混凝土简支桥梁的体系延性与可靠度研究

目前对于桥梁结构的单梁在各类荷载作用下可靠度研究很多,但其很少涉及桥梁结构体系的整体可靠度问题,而单个桥梁构件的失效并不一定使得整个桥梁结构发生整体破坏。通过建立有限元模型并将其与基本的可靠度理论相结合,讨论和计算结构系统承载力的延性,从而建立一套可以考虑体系延性的可靠度计算方法。研究发现,仅仅考虑单梁失效的构件可靠度与实际体系的可靠度会有很大区别,进行可靠度分析时应进行体系分析,能够更为准确地评估桥梁结构的性能。     

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。     

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。     

基于新奇检测技术的桥梁结构损伤预警方法

结构损伤预警是实现损伤检测策略的第一步,是进一步进行结构健康诊断的基础。大量的研究证明新奇检测技术可以较好地应用于结构的损伤预警。探讨了应用前馈BP网络(Feed-forward back-propagation network)实现新奇检测技术的方法。以结构的自振频率为作为网络的基本输入,对斜拉桥结构进行了损伤预警模拟研究。该方法的优点是不依赖于数值模型。对神经网络的训练仅需要健康结构的若干实测频率。模拟研究表明,该方法具有较高的实用价值。导致频率2.5%以上变化的损伤情况,均可给予预警。模拟了14种损伤情况,每种损伤考虑2种损伤程度。通过多指标策略,预警同时还在一定意义上指示损伤程度。     

桥台刚度对整体式桥台桥梁受力性能的影响研究

鉴于整体式桥台桥梁的受力性能复杂,目前的设计方法基本上是依赖于经验,文章以福建省永春县上坂大桥(我国目前修建桥长最长的整体式桥台桥梁)为工程背景,在实桥静载试验的基础上,采用有限元分析软件-ANSYS建立全桥的空间模型,分析了桥台刚度对该类桥梁受力性能的影响,在此基础上提出可供整体式桥台桥梁工程设计参考和建造的若干结论。     

九堡大桥主桥桥面系钢主纵梁设计要点

杭州九堡大桥主桥是由钢-混凝土组合结构桥面系和钢拱结构组成的连续组合体系拱桥,跨径布置为(188+22+188+22+188)m,采用多点同步整体顶推法施工.该文介绍主桥钢-混凝土组合结构桥面系钢主纵梁的设计要点.     

大跨度铁路悬索桥钢桁加劲梁设计

某大跨度铁路桥位于强震山区,采用主跨1 060 m的上承式钢桁梁悬索桥,主桁采用华伦式桁架,桁宽30 m、桁高12 m,节间长10 m.结合强震山区铁路悬索桥的受力特点,加劲梁约束体系采用塔梁分离、塔墩固结的半飘浮体系,桥塔处纵向阻尼器与下平联设置在同一平面,桥塔和桥台处均设置相互协调工作的横向支座与横向阻尼器,并设置...     

无锡金匮大桥钢梁安装技术

无锡金匮大桥主桥为(55+105+55)m的三跨连续钢桁梁桥,该桥采用2片主桁结构,桥面系采用整体钢箱梁结构,钢箱梁宽30 m,最大节段长14 m,重约230 t。该桥钢梁采用架桥机由两端边跨向中跨对称架设、中跨合龙的方法安装。边跨钢梁在支架上安装,利用汽车吊安装陆上钢梁,架桥机将钢梁吊至滑道上并滑移至安装位置,并利用三向千斤顶进行调整定位。中跨钢梁采用架桥机逐段悬臂拼装施工,同时在边跨进行平衡压载。跨中合龙采用千斤顶调整边支点高差,调整合龙口误差的强制合龙施工工艺。     

连续钢桁梁施工阶段整体节点局部应力分析

郑州黄河公铁两用桥主桥为国内首次采用无竖杆的三主桁斜边桁的空间桁架形式,其节点构造及受力复杂。主桥第2联连续钢桁梁采用悬臂拼装施工,为了解这种新型节点板在悬臂拼装施工最不利阶段时的局部受力情况,确保桥梁建造安全,建立第2联受力最大、有代表性的典型节点E80局部应力计算的精细有限元模型,进行节点板区域局部应力分析,得到节点板的应力分布情况。计算结果表明:在最大悬臂最不利工况下,与节点板相连接的各杆件主要承受压应力,应力水平低,分布比较均匀;节点板整体应力水平比较低,在节点板局部区域及下弦杆底板的某些区域应力值较大,出现应力集中,但应力值小于钢材的屈服强度,结构处于安全状态。