斜拉桥健康监测及评估系统的设计与应用研究

以某大跨径斜拉桥为工程背景,根据斜拉桥的结构特点,建立桥梁健康监测评估体系,并研究了桥梁损伤识别系统、数据管理及桥梁安全评估系统,对桥梁的维护和管理有着重要的意义.     

基于模糊理论的大跨度桥梁评估理论研究

介绍了模糊综合评估理论及其计算步骤,并从评语等级的确定、隶属函数的建立到合成算子的选择等方面,研究探讨了现有模糊综合评估存在的问题,并建立了一套适用于大跨度桥梁综合评估的模糊综合评判方法。以哈尔滨松花江斜拉桥为例,利用模糊综合评估方法对该桥进行了综合评估,评估结果合理、可靠。实例证明,这种评估方法能够为大跨度桥梁运营的技术状况及养护管理工作提供科学、实时、定量的评估,确保桥梁的安全运营,为进一步制定养护修决策提供定量的依据     

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。     

大跨斜拉桥健康监测评估体系构建与应用

针对桥梁长期健康监测缺乏完善评估体系,以大跨斜拉桥为依托,利用包络控制理念,综合考虑荷载因素,进行有限元计算分析,构建在线、动态、实时的结构刚度、强度、索力健康监测评估体系,提出评估方法及决策工作。依据实桥监测信息验证,表明基于包络控制的桥梁健康监测评估体系具有一定的合理性与可行性。     

基于BIM的多塔斜拉桥评估系统研究

本文基于王家河特大桥多塔斜拉桥,建立了桥梁BIM模型,通过轻量化和网页化形成了在线评估平台。基于江苏省地方标准《大跨径悬索桥和斜拉桥养护和评估规范》开发了多塔斜拉桥的评估系统,通过层次分析法确立了桥梁的评估指标。基于斜拉桥的健康监测数据,对索力等序列指标进行时间序列分析,提取了指标的趋势变化,并通过监测数据验证了预测方法的准确性,根据其趋势变化及上下限值对序列指标进行评估。通过BIM平台与评估体系的融合,为大跨度多塔斜拉桥服役性能评估提供了技术支撑。     

大件车通行桥梁安全评估实用方法研究

为满足业界对于大件车通行安全评估高效性、安全可靠性的要求,该文提出以实时监测系统和有限元相结合的桥梁大件车通行安全评估方法,并通过实际工程对该方法进行验证。在大件车通行前对桥梁技术状况等级进行评估,确定考虑桥梁技术状况等级的抗力折减系数;建立实桥有限元分析模型,通过实测数据对模型可靠性进行验证,在此基础上采用实际荷载验算法对通行桥梁进行安全评估;并在大件车通行过程中对桥梁进行实时监测。结果表明：桥梁技术状况等级为A类;实桥有限元模型能对桥梁承载力进行可靠的安全评估;大件车通行期间,桥梁处于弹性状态,大件车通行未对桥梁结构造成损伤。     

桥梁健康监测系统在线结构分析及状态评估方法

为实时在线评估桥梁结构实测荷载与响应状态的相关性,提出桥梁健康监测系统的在线结构分析及状态评估方法。编制有限元分析程序内核,在程序内核中内嵌桥梁结构有限元模型,通过授权的数据库接口,读取健康监测系统中的实时荷载数据,对荷载数据进行统计分析,然后计算结构的理论响应值,并与健康监测系统中的结构实测响应值进行对比,对结构行为进行评估。某桥主桥为主跨460m的五跨连续双塔双索面半飘浮体系斜拉桥,应用该方法对该桥进行在线分析和状态评估,评估结果显示,根据实测荷载分析得到的结构响应和实测结构响应吻合较好,结构荷载和响应具有线性相关性,结构运营正常。     

大跨度斜拉桥主桥拆除施工技术及力学行为研究

为探究斜拉桥拆除工程不同施工阶段中主梁力学性能的变化,为斜拉桥安全顺利拆除提供指导,以80.8 m+132 m+80.8 m三跨预应力混凝土双塔单索面部分斜拉桥为工程背景,采用Midas/Civil有限元分析软件进行建模,模拟斜拉桥拆除的施工过程,分析拆除过程中主梁的静力力学特性和稳定性。结果表明,结构自身的改变影响桥梁结构静力力学特性,边界条件的改变影响桥梁的稳定性,斜拉索的放张对桥梁安全拆除至关重要;在施工过程中要充分考虑体系转换对桥梁力学特性的影响,保证拆除工程安全有序。     

基于挠度监测数据的在役桥梁结构安全状态评估方法研究

该文从桥梁结构安全评估的需求出发,分析在役桥梁挠度成分特点及信号特征,提出一种结合突变点检测和稳健回归的自适应基线校正方法。该方法提升了监测数据的质量,结构安全评估采用实时监测数据和长期趋势数据相结合,实时监测数据和动态称重数据相融合的方法,对某桥梁上部结构运行安全状态进行了评估。     

大跨度三塔斜拉桥技术状态检测与评估

为了掌握某大跨度三塔斜拉桥在运营期间的结构技术状态,采用先部件后整体的评定方法,结合该三塔斜拉桥的结构特点,开展了外观检查、桥梁材质状况检测、桥梁变形测量、恒载索力、桥面平整度及车辙检测,并基于检测数据对其承载能力和技术状况进行了评定和分析,给出了相应的养护建议。检测结果表明,采用先分层评定后综合整体评定的方法能够全面有效地评估大跨度三塔斜拉桥的运营安全状态;该斜拉桥各部件分项指标为良好,总体技术状态评级为2类;针对该斜拉桥结构不同部位的裂缝应采用不同的处理方法。     

基于不确定性推理的大跨度斜拉桥综合评估研究

随着国内桥梁建造水平的飞速评估提升，大跨度桥梁技术状态评估越来越受到重视的同时，仍存在较多问题和不足。以某斜拉桥为研究背景，采用不确定推理中的多级模糊综合方法和D-S证据理论，对钢箱梁斜拉桥开展状态评估，并与直接加权平均方法的结果进行比较。研究表明：不确定性推理方法可以较好地应用于大跨度斜拉桥的技术状态评估；D-S证据理论方法能体现子指标之间的差异性，有利于做出更加合理的养护决策。     

基于模糊可拓层次分析法的大跨径桥梁综合评估

根据桥梁评价指标多层次、多因素且定性与定量指标并存的特点,针对传统层次分析法(AHP)缺陷,提出了大型桥梁综合评估的模糊可拓层次分析法。该方法将各指标间的相对重要程度用可拓区间数代替点值数定量表示,通过专家组打分构造可拓区间数判断矩阵,进行各层各指标权重计算,结合模糊综合评判法逐级评价,最终得出综合评价结果。以重庆某大跨径斜拉桥为例,将该方法应用其中,建立了基于安全性和耐久性的斜拉桥综合评估模型,确定了各个评估指标权重,最终得到了综合评估值。结果表明:该方法能够较全面考虑影响斜拉桥安全性与耐久性的因素、反映斜拉桥的综合状况,更好地反映了大跨径桥梁评估中的模糊性与不确定性,很好地表达了桥梁评估专家意见,评估结果可靠、适用。     

小砩桥健康监测系统的总体设计

在我国，大型跨河景观桥梁大量建设，景观桥梁的健康监测愈来愈成为道路运营安全及检修维护的重要保障。浙江省嵊州市小砩桥为独塔斜拉桥结构体系。本研究结合该大桥的结构特点及运营养护维修需求，在结构静动力分析的基础上，展开系统总体架构设计，对自动化监测子系统、数据存储与管理子系统、安全预警与评估子系统、用户界面子系统进行详细设计，为进行大桥结构状态识别、结构的承载力与安全评估等工作积累数据，从而为桥梁开展长期健康监测奠定基础。     

基于群索索力域的斜拉桥结构性能状况评估

针对目前依据单根斜拉索索力值变化评估斜拉桥运营健康状态的不足,提出一种基于群索索力域映射斜拉桥性能状况的方法。该方法基于蒙特卡罗法模拟获得斜拉桥群索索力域,在实测索力与群索索力域间做相异度最小寻值,根据桥梁结构不同的极限状态定义评估阈值。以国内某已建24年的大跨径预应力混凝土斜拉桥为工程实例,基于近6年(2013~2018年)实测索力数据,依照提出的新评估方法与传统评估方法对主梁结构性能状态进行评估。结果表明:传统评估方法仅得出2013年单根索力变化幅值超限的结论;新评估方法得出2013年、2018年主梁跨中截面存在消压风险,需要持续跟踪关注。该方法可定量、直观地分析评估群索索力变化对桥梁结构受力状况的影响,为桥梁的科学管养决策提供依据。     

智能监测系统在某斜拉桥健康监测中的应用研究

桥梁健康监测的智能化、实时化对于桥梁尤其是大型桥梁的健康安全评价起到了较大的促进作用。基于斜拉桥-甘竹溪特大桥的健康状况及评价要求,文章对于监测内容进行了详细分析,然后对于实现监测内容的集成方案进行了详细分析,最后针对系统集成方案从中心数据库、不同子系统和软件集成方面进行了详细的介绍,本文研究对于未来斜拉桥的智能健康监测系统的设计和运营提供一定的理论和工程应用,对于智能健康监测系统的推广起到了一定的促进作用。     

基于MCMC-CCRAA的大跨径斜拉桥施工风险预警模型

为预防桥梁施工过程中安全事故的发生,完善施工风险预警机制,提升施工风险评估的可靠性,结合大跨径斜拉桥施工风险特点,提出了基于MCMC法与CCRAA法的大跨径斜拉桥施工风险预警模型。依据施工工序,对大跨径斜拉桥施工过程进行风险源识别,建立了施工风险层次评价体系。由于大跨径斜拉桥施工风险分析的信息较少,为最大限度地利用已有信息,采用MCMC方法中的Gibbs抽样,通过数值模拟直接从后验分布中生成参数向量的仿真样本,并针对这些仿真样本进行了统计推断,求解了复杂后验分布高维积分,进而得到了一级风险源的施工风险概率。运用CCRAA法首先确定风险基值,计算了相对海明距离,按比例对各一级风险源的风险值进行了补偿,得到风险区间后再进行风险聚合,求得二级风险源的施工风险概率,避免了聚合风险出现极值或者对风险概率产生依赖。基于以上两种方法,并结合大跨径斜拉桥施工实际,构建了施工风险概率区间,进而建立了大跨径斜拉桥施工风险预警模型,并实施了施工风险二次评估,以确保桥梁施工安全。通过工程实例分析表明:该预警模型对大跨径斜拉桥实际施工风险能做到有效评估,对于保证桥梁施工安全具有一定的实用价值。     

车辆活载对预应力混凝土斜拉桥主梁变形长期影响的研究

桥梁下挠是评价其刚度的主要指标,也是评价桥梁健康状况的一个重要参数,对其长期实时监测,可以及时了解桥梁的健康状况。影响大跨径预应力混凝土斜拉桥主梁下挠的因素复杂,相互耦合,长期影响机理尚未完全掌握。因此,本研究对某预应力混凝土斜拉桥结构变形进行长期监测分析,从不同角度分析监测数据,总结车辆荷载对预应力混凝土斜拉桥主梁变形的影响规律。     

面向养护策略的大跨度斜拉桥技术状态评估方法研究

总结了不同国家关于小跨度桥梁的技术评估方法和养护策略,在此基础上提出了一种能够综合反映养护规模和养护时机的斜拉桥技术状态评估方法。该方法以斜拉桥结构单元的维修费用作为等效权重,与层次分析法相比,能够降低个人主观性对构件权重选取的影响。最后以某斜拉桥为工程背景,详细介绍了该评估方法的具体应用。     

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。     

斜拉桥索塔转体施工期间风险评估和风险管理

转体施工法作为一种桥梁施工方法,由于其特有的施工优越性,使得其被广泛应用于斜拉桥索塔的施工之中。然而,由于斜拉桥索塔施工工序繁多和施工工艺复杂,加之需保证转体过程顺滑、稳定及精度要求。故为了降低施工期间风险,对斜拉桥索塔转体施工期进行结构安全风险评估是十分有必要的。本文依托某斜拉桥索塔转体施工为背景,基于ALARP准则桥梁风险矩阵方法,识别施工期间风险源,进行风险分析,为充分了解施工风险,制定相应的防范措施来控制和降低风险水平,以确保斜拉桥施工期安全。