高桩码头结构安全监测预警模型及工程应用

高桩码头结构在服役期内会出现不同程度的损伤,导致码头结构安全性降低。为保证码头长期安全运行,可通过实时监测确定码头运行状态并及时预警。提出一种高桩码头结构安全监测预警模型,采用不同结构状态的设计控制值作为不同级别的预警阈值,每级预警阈值对应不同的风险程度,针对不同级别的预警提出相应处置措施。将该预警模型应用于南京港某高桩码头的安全监测,对可变荷载作用下码头结构位移和桩基应变进行实时监测,并计算设置码头结构位移和桩基应变三级安全预警阈值。结果表明,码头安全预警阈值的设置及安全告警的应对措施科学有效,实现了码头结构全工况整体技术状态评估和安全预警。     

南京某高桩码头靠泊能力仿真分析与在线监测预警*

高桩码头服役环境复杂,码头结构在数十年的运行期内会发生不同程度的损伤,影响码头的安全运营。在码头运行过程中,船舶荷载是高桩码头结构的主要荷载,对码头结构的安全性、耐久性影响较大。本文对南京港某码头靠泊能力进行了有限元仿真分析,提出船舶靠泊过程中的三级安全预警阈值;结合长期在线监测,为码头结构安全服役提供技术支撑。研究结果表明：在船舶撞击1#排架的情况下,船舶撞击力达到238 kN时,码头结构响应达到三级预警指标,码头位移为3.8 mm,桩基顶部应变为69×10-6;船舶撞击力达到323 kN时,码头结构响应达到二级预警指标,码头位移为5.1 mm,桩基顶部应变为100×10-6;船舶撞击力达到471 kN,码头结构响应达到一级预警指标码头位移为7.5 mm,桩基顶部应变为156×10-6。在线监测预警结果表明,码头结构具备5 000吨级船舶靠泊能力,在规范靠泊的前提下,能够满足 8 000吨级船舶靠泊的结构安全要求。     

海港码头结构健康监测

根据重力式码头、板桩码头和高桩码头的工作原理,结合近几年的码头检测资料,分别分析此三种型式码头结构的安全性和耐久性的表现特征和影响因素,提出了应予监测的指标.探讨海港码头健康监测实施方法,提出对重力式码头、板桩码头和高桩码头的结构健康监测实施方法和结构损伤诊断识别方法,并指出在海港码头健康监测方面值得进一步研究的问题.     

高桩码头全寿命周期的健康监测技术

随着智慧水运的蓬勃发展,基于全寿命周期的高桩码头结构运营安全与健康状态监测越来越受到重视。以某港区新建码头工程为依托,开展高桩码头全寿命周期的健康监测系统研究,基于高桩码头结构荷载条件、运营环境、监测仪器特点进行全寿命周期传感器及其耐久性设计,线路保护及更换预留设计,开发与之相适应的监测系统,并结合数据归一化和动态时间规整对获取的监测数据进行分析。结果表明,采用的数据处理方法可以较好地量化不同测点数据之间的相似度,实时监测的数据可用来评价码头结构现有状态,为码头结构的维修、养护与管理决策提供依据。     

基于光纤Bragg光栅传感器的现役高桩码头结构健康监测系统设计与实施

目前,针对沿海港口码头健康监测技术的研究较少。文章根据沿海港口高桩码头结构特点及其所处环境的特殊性,分析了沿海高桩码头结构的受力特点,提出了高桩码头结构的健康监测指标,构建了基于光纤光栅传感器的沿海高桩码头结构的健康监测系统;并依托天津港某高桩码头前承台的标准结构段设计了相应的结构健康监测系统,提出了相应监测的实施方案、传感器选型及性能参数,给出了数据采集与传输子系统的实现技术及相关指标。     

高桩码头结构健康监测系统传感器优化布置

总结了高桩码头结构检测的研究现状,并对现有检测方法的不足进行了分析和讨论,给出了高桩码头结构健康 监测系统的基本原理。对监测系统中加速度传感器的优化布置进行了初步的研究,采用一种自适应遗传算法进行加速度传 感器的优化布置。最后通过对一个高桩码头工程的实例分析,证明该算法可用于高桩码头健康监测系统的加速度传感器优 化布置。     

高桩码头结构安全评价指标及其敏感性分析

针对高桩码头结构损伤引起的安全性评价问题,提出将宏观层面的横向位移、桩顶转角和微观层面的桩身应变作为高桩码头结构的安全性评价指标。基于工程实际建立了高桩码头结构的有限元分析模型,并与现场实测动力特性数据进行了对比验证;结合有限元模型和概率方法研究了高桩码头结构安全性能性能评估指标及其敏感性规律;得出宏观安全指标与桩的结构参数、强度参数以及土体参数有较大的相关性,微观安全指标只对桩的有效截面积及局部强度敏感。研究成果可为高桩码头结构损伤预警和状态评估提供依据。     

线性回归方程在高桩码头变形监测中的应用

由于高桩码头浚深改造直接关系到码头安全,因此,施工中对码头变形进行高精度监测显得尤为重要。通过对高桩码头变形监测多年经验的分析,总结出利用线性回归方程提高高桩码头变形监测精度的方法,可供高桩码头浚深改造监测工作参考。     

基于离散天牛群算法的高桩码头传感器优化布置

天牛须搜索(BAS)及其优化算法天牛群(BSO)算法是近两年新兴的一种生物启发式算法,具有易实现、收敛速度快等特点,但其仅适用于连续函数优化问题。目前高桩码头结构健康监测系统中传感器优化布置研究较少、布置方法存在盲目性。针对高桩码头传感器优化布置这一具体的离散问题,采用"0-1"编码的方法,引入位置变换概率的思想和离散化天牛群算法,基于模态置信度准则,提出了一种基于离散天牛群(BBSO)算法的高桩码头传感器优化布置方法。以某高桩码头为例,研究了该方法的应用,并与传统的离散粒子群(BPSO)算法进行了比较。结果表明,该方法比传统的BPSO算法更适合和有效。     

基于无基准动态位移监测的江苏某高桩码头变位特征与安全预警*

高桩码头服役环境复杂，船舶与门机等可变荷载作用下结构变位安全问题突出。然而，高桩码头通常不具备参照基准，且在离岸严苛条件下服役是常态，动态位移监测成为挑战。采用码头无基准动态位移监测技术，对江苏某高桩码头进行实时位移监测。详细分析门机作业和船舶撞击条件下码头位移响应规律，基于码头适用性、安全性提出该码头的两级预警指标。结合数值仿真计算，提出该码头不同吨级船舶靠泊建议。研究表明：门机的作业位置是影响码头位移响应大小的直接因素。码头第一结构段在船舶撞击作用下，因引桥等边界条件的影响，导致A2监测点的位移响应在X、Y方向上均较大。一级预警指标由码头主要荷载作用组合的最大值推算，位移响应值为15.39 mm。二级预警指标由混凝土抗拉极限应力值为评判标准，位移响应值为19.14 mm。相应地，1万吨级船舶靠泊时法向速度不应超过0.19 m/s，5 000吨级船舶靠泊时法向速度不应超过0.22 m/s。     

光纤光栅监测系统在码头混凝土主体结构中的应用

码头工程全寿命周期设计具有重要意义,监测已建工程使用中的安全状态是开展全寿命周期设计理论研究的基础工作之一。在大连某原油码头混凝土主体结构建设过程中,根据结构应力分布特点,选择重要位置埋设光纤光栅监测系统,可实时观测结构应变状态,对于验证和完善现有设计理论,建立结构全寿命周期安全设计理论,并在此基础上建立码头结构预警机制具有重要的推广意义。     

石油化工码头储罐区安全预警研究进展

通过阐述石油化工码头预警指标体系初建与筛选的方法、预警模型的选取、监控与预警系统开发的国内外研究现状和进展,总结了石化码头储罐区预警系统构建需要关注的重点。指出了目前储罐区预警系统存在的问题,并提出了把定性和定量方法结合起来建立一套完整的石化码头储罐区预警指标体系的重要性,分析了可拓理论预警模型、模糊综合评判法、人工神经网络在石化码头储罐区安全预警应用中的优缺点。探索应用LabVIEW开发石化码头储罐区预警系统的可行性。     

高桩码头在船舶撞击力作用下的应变监测研究

为了得到合理准确地监测上海港口高桩码头的方法,用有限元软件ANSYS计算分析高桩码头在船舶撞击力作用下的应变情况。根据ANSYS分析结果得到码头结构中的大应变危险点,并在现场进行实测。实测数据与ANSYS模拟结果数据的对比表明,船撞力作用下码头受力趋势相近,各榀排架空间作用明显。     

基于结构动力学特性的高桩码头横向排架传感器优化布置方法

为了对高桩码头结构健康监测系统中的传感器布置提供理论指导,提出了一种基于结构动力学特性的传感器优化布置方法。在对高桩码头代表性结构单元横向排架进行结构动力学分析的基础上,运用模态应变能法选择高桩码头横向排架传感器初始测点;建立初始模态矩阵,然后利用模态置信度法和序列法对模态矩阵进行迭代、优化,确定传感器测点布置。建立了单个横向排架的数值仿真模型,利用传感器优化布置方法得到横向排架7根桩基的传感器测点布置结果,并对测点布置进行评估。模态向量间的夹角趋于正交,传感器布置方案有效,证明该传感器优化布置方法适用于高桩码头的传感器优化布置。     

基于模糊层次分析法的高桩码头安全性评估

影响高桩码头安全性的因素很多。传统的高桩码头安全性评估方法主要是依靠检测结果进行定性分析,很少对其进行准确的量化评估。为了准确分析高桩码头安全性状况,本文参考桥梁安全性评估法进行研究,将安全性评估分为外观检测评估和承载能力评估,通过模糊层次分析法最终得出码头的安全等级。该方法简洁明了,能准确反映在役高桩码头的安全性状况,为码头管理及维修加固提供依据。     

L型布置内河框架直立式码头结构模态分析*

以重庆某平面布置为“L型”的内河框架直立式码头为依托,采用MIDAS建立空间刚架模型并进行模态分析,提取关键模态分析结构的振型特点.初步探讨其动力特性,为结构设计、振动故障诊断以及结构动态特性的优化设计提供依据.     

无稳基础的承台位移监测

某近岸无掩护式集装箱码头后方地基由软土碎石堆载形成,地基不稳定。由于外界条件变化和仪器观测精度的限制,监测数据经常出现波动。研究在此不利条件下保证变形监测的精度和质量的方法,并从错综繁杂的数据来判断承台位移趋势,及时提出预警信号。