桥梁结构动力测试信号的自适应形态学滤波研究

桥梁健康监测数据中不可避免地会掺杂系统噪声和测试噪声,噪声的存在将严重影响桥梁状态评估的准确性。为了抑制噪声对桥梁状态评估的影响,获得精确的桥梁状态评估结果,本文提出了一种自适应的形态学滤波器(Adaptive Morphological Filter,AMF)。首先比选了AMF的各类结构元素类型,并依据AMF对信号傅里叶谱相对幅值的影响程度确定适宜的结构元素尺寸,据此构建滤波器。实现原始信号的自适应滤波后,用确定-随机子空间识别方法对原始数据和滤波后数据的模态参数进行识别,并使用稳定图法对滤波效果进行对比。以大比尺斜拉桥模型试验的测试数据为支撑对所提算法进行了验证。结果表明,AMF可显著提高桥梁模态参数识别结果的稳定性,并能挖掘出被噪声淹没的高阶桥梁模态参数。     

经验小波变换在桥梁模态参数识别中的应用

针对桥梁结构模态密集、测试信号噪声强度高等特点,为在时频域内识别桥梁结构的模态参数,引入最新的经验小波变换,提出了一种基于经验小波变换的桥梁结构模态参数识别方法,以仿真信号验证了该方法在信号分解上的有效性。结合某曲线斜拉桥模型试验动力测试数据,识别了该模型桥梁前六阶竖向自振频率和前四阶横向自振频率,结果表明:该方法能对桥梁测试信号有效分解,各分量之间不存在模态混叠,并能正确识别出桥梁结构的模态参数,为该领域的研究提供了新思路。     

铁路桥梁模态特性研究

以实测铁路桥梁为原型,建立了考虑土 结构相互作用的三维有限元整桥模型。对几座典型桥梁进行了模态分析。指出整桥频率和有车频率是铁路桥梁的重要特征,直接影响着桥梁横向振动和行车安全。     

基于桥梁基准有限元模型的列车-桥梁空间耦合振动分析

以武汉天兴州公铁两用大桥为研究背景,基于大桥通车前环境振动试验得到的模态识别参数对依据设计图纸建立的桥梁初始有限元模型进行修正,建立反映桥梁真实动力行为的基准有限元模型。基于该基准有限元模型,建立大桥列车—桥梁空间耦合振动方程,采用模态综合法,进行单线行车、双线并行和双线对开工况下的列车—桥梁空间耦合振动分析,并对车辆运行的舒适性和安全性进行评估。结果表明,在上述各工况下,列车通过该桥时,车辆的各项动力学性能指标值均满足规范规定要求,列车行驶的安全性和平稳性均较好;桥梁中跨跨中最大横向位移为1.52 cm,最大竖向位移为10.5 cm,相应的竖向、横向挠跨比分别为1/4 800和1/33 158,均满足铁路桥梁检定规范要求,说明该桥具有足够的横向和竖向刚度。     

西宁北川河钢管混凝土拱桥的理论和实验模态分析

对西宁北川河钢管混凝土拱桥进行了理论与实验模态分析，该桥为中承式钢管混凝土系杆拱桥，净跨90m，桥面净宽2l.6m。本文首先介绍了现场环境脉动实验概况，利用频域中的单模态识别法(SDOFI)、峰值法(PP)和时域中的随机子空间识别法(SSI)分别进行桥梁动力参数识别；利用ANSYS建立了全桥三维有限元模型，并进行了参数修正，理论和实验模态分析结果具有相当好的吻合程度。参数分析表明：不同规范的动力特性计算结果是有一定差别的。此类测试和分析可以提供结构健康监测的基准模型，服务于结构状态评估和修复。     

高寒地区高速铁路桥梁下部结构模态参数的变化规律研究

针对高速铁路多跨简支梁桥墩—梁间振动强耦合的特点,采用复合随机子空间模态分析方法和冲击振动试验法相结合的信号处理方法,对高寒地区高速铁路简支梁桥的下部结构在1个完整冻融循环周期内4次动力测试结果进行分析,并对桥梁下部结构的模态参数进行识别,分析冻融循环对桥梁下部结构模态参数的影响规律。结果表明:随着冻结深度的增加,桥墩各阶横向振动频率均会增大,且全桥横向交错振动频率的增大趋势最为显著,最大增幅达36.8%;墩身高度是影响桥梁下部结构模态频率的主要设计参数,墩高对全桥横向交错振动模态的影响大于全桥横向整体摆动模态,随着墩高的增加,全桥横向交错振动频率在3~9 Hz之间变化,全桥横向整体摆动频率在2~4Hz之间变化;冻融循环作用下地质条件对桥墩的模态频率几乎没有影响。     

基于响应面的波形钢腹板PC组合梁桥有限元模型修正方法的试验研究

为探讨波形钢腹板PC组合箱梁桥模型修正方法应用于实桥结构运营安全性能评估的有效性,开展实桥荷载试验,并基于响应面法,以设计参数为自变量,利用竖向前3阶自振频率构造目标函数进行迭代优化,从而实现对有限元模型的修正,使修正后模型的计算结果和试验实测值的偏差在合理范围内。而后按照静载试验的加载工况对有限元模型加载,通过对比挠度计算值与试验值,验证其精确性。研究结果表明:修正后的模型能够真实反映桥梁的实际运营状态,可以作为该桥的基准有限元模型用于桥梁运营安全性能评估。     

模态分析在桥梁检定试验中的应用

利用力锤激励铁路桥梁产生振动进行模态参数识别，并使用变时基传递函数细化分析方法，确定梁体和桥墩的自振频率和振型。掌握模态分析方法对指导桥梁大修具有重要意义。     

基于健康监测系统的非对称外倾蝴蝶拱桥健康状态评估方法研究

通过分析成都市一座非对称外倾蝴蝶拱桥健康监测系统得到的监测数据,基于静力识别的统计对比诊断法对桥梁恒载工作状态进行评估;基于监测数据的直接评定法对桥梁活载动力特性进行评价;基于雨流统计法、线性累计损伤准则等理论对桥梁吊杆、系杆进行疲劳损伤预测分析;基于常规统计分析方法和灰色关联度分析方法判识传感器数据缺失、失真、重复等异常状态,评估系统运行情况。通过评估分析发现该桥运营状态良好,实现了对该桥运营初期力学状态及系统自身运行状态的有效评估。     

基于模型修正理论的铁路桥墩损伤定量评估方法

基于有限元模型修正理论,以桥墩横桥向整体振动、横桥向局部振动和顺桥向局部振动模态的不同组合为输入,以墩身刚度、基底约束刚度和支座刚度为损伤识别参数,用模态频率残差和模态振型残差构造目标函数,实现对桥墩损伤的定位和定量评估。对评估方法的验证结果表明:利用由墩顶、墩中和墩底3个点响应分析得到的模态参数即可实现对桥墩损伤的评估;以桥墩的2种或3种模态为输入时,可同时识别墩身、基础和支座的损伤;对于大部分仅可测得横桥向整体振动模态的桥墩而言,利用该模态参数仍可对桥墩墩身和基础的损伤状态进行准确评估;该桥墩损伤评估方法的抗噪能力强,可收敛到全局最优解。     

基于运营性能的高速铁路大跨度桥梁健康管理探讨

面向我国高速铁路大跨度桥梁结构特点和管养现状,研究提出基于运营性能的高速铁路大跨桥梁健康管理总体思路。通过高速轨检车轨道几何周期巡检结果和有砟道床捣固指数,建立基于灰度理论的捣固指数预测模型,为桥区有砟轨道线路养修提供依据。基于健康监测数据,分别引入ARMA模型、神经网络法及三分之一倍频程谱方法对桥梁结构整体状态实时预警。提出梁端伸缩装置和大吨位支座桥梁关键部位专项监测技术,构建了基于钢轨横向偏移量和伸缩装置疲劳应力变幅的梁端伸缩装置评定方法,以及基于累积位移的支座耐久性预测与评估方法。研发了基于BIM的大跨度桥梁故障预测与健康管理系统,提出了桥梁状态分层分级评估方法,融合多源数据进行历史趋势分析、故障诊断与预测,为实现高速铁路大跨度桥梁健康管理奠定了基础。     

基于模糊贝叶斯网络的山区高速铁路桥梁运营风险评估

针对山区高速铁路桥梁风险情况复杂且影响巨大的特点,提出基于模糊贝叶斯网络,建立山区高速铁路桥梁运营风险评估模型。将山区高速铁路桥梁风险损失划分成3类,分别列出各类损失的风险因素,构建桥梁运营风险概率评估的贝叶斯网络,通过专家调查法统计出桥梁风险因素的概率等级分布,并根据链式传递规则计算出风险事故的概率等级分布。然后,结合风险矩阵对桥梁运营风险水平进行评估。最后,利用该方法分析贵广高速铁路上云阳双线特大桥的运营风险。结果表明,建立的模型计算过程简便,评价结果符合实际,具有较高的实用性。     

高速铁路超长大桥梁设计研究

超长大桥梁在高速铁路上具有广泛设计代表性。由于桥上跨线工点多、线路平面关系复杂,桥上有道岔咽喉区、高架站,结构设计复杂,因此特殊桥梁结构在超长大桥梁上的应用空间和创新设计方面潜力巨大。以京沪高速铁路天津特大桥为背景,简要介绍该桥的建设环境、技术标准、地质资料和墩台形式。归纳大跨度连续梁、道岔区桥梁、站台梁等代表性工点的设计要点,重点介绍该桥的特殊结构,总结京沪高铁桥梁设计经验,为今后中国高速铁路建设优化创新提供借鉴。     

高速铁路桥梁雷达非接触测试技术研究

研究目的:我国高速铁路已超过3万公里,桥梁里程占比较大,桥梁数量众多、桥型多样、结构复杂,未来将面临大规模的检测和养护任务。因高速铁路的封闭式运营,桥梁检测的安全性及时效性要求较高,亟待研究发展线外远程非接触的测试技术,为高速铁路安全运营提供技术保障。研究结论:(1)差分干涉微波雷达具有连续、动态、远距离非接触和全天候、全天时等优点,能对高速铁路桥梁的结构参数进行在线监测;(2)在保证铁路正常运营的条件下,在线路外对武汉天兴洲长江大桥拉索频率以及铁路层桥面动态挠度进行了监测,取得了较好的效果,具有推广借鉴意义;(3)雷达对多根拉索的中部动态形变同步进行有效测试,振动信号显著及频率分辨率高,不仅能够提取拉索本身各阶频谱,而且能够准确提取桥梁结构整体的模态频率;(4)雷达测试技术可广泛应用于高速铁路桥梁结构力学参数的在线诊断,对结构的健康状态进行评估。     

我国高速铁路桥梁技术的发展与实践

我国高速铁路的快速发展推动了高速铁路桥梁技术的飞速提升。本文从常用跨度简支箱梁建设、大跨度混凝土桥徐变控制及极限跨度、混凝土梁拱组合结构、大跨度桥无砟轨道技术、大跨度钢桥及拱桥技术、斜拉桥及悬索桥在铁路中的运用等方面对我国高速铁路桥梁技术的发展进行分析总结,回顾了我国高速铁路桥梁的发展历程和建设成就,探讨了我国高速铁路桥梁新技术,提出了开展新材料、新设备研究等中国特色高速铁路桥梁建设的发展方向和途径。     

我国正在设计修建的特大跨度铁路桥梁及其技术特点

本文介绍我国目前正在设计研究和建设的4座长大跨度重载高速铁路桥梁的结构设计及其技术特点。文章指出,中国高速铁路与世界先进国家相比还有较大的差距,中国的铁路桥梁在跨度和结构类型上也受国家财力的制约远远落后于经济发达国家。中国幅员辽阔,地形条件差异大,过去的铁路线路技术标准也不尽相同;又加之中国铁路活荷载及高速铁路活荷载有别于世界其它国家的铁路活载标准。因此,中国工程师必须在借鉴国外先进技术的同时,探索设计适合中国铁路实际情况的大跨度桥梁。     

京沪高速铁路桥梁设计关键技术

京沪高速铁路是我国最早研究设计高速铁路相关技术的项目,该项目桥梁长度占线路长度的81.23%,设计研究中对高速铁路桥梁的一些关键技术如基础沉降、桥梁结构形式、特殊桥梁的结构方案、桥梁适应轨道的结构等进行了深入的探讨与实践。     

京沈客运专线引入沈阳铁路枢纽桥梁方案研究

京沈客运专线引入沈阳铁路枢纽工程跨越秦沈客运专线和多条普速铁路、河流、市政道路等,特殊结构桥梁多。在时间空间均受限的条件下,通过对丁香湖疏解区和大成站疏解区"穿针引线"的桥梁方案研究,保证工程的顺利实施;通过结构形式研究,保证施工时的既有线运营安全并减少对城市基础设施的干扰。对桥梁方案因地制宜的尝试和永临结合的设计,为高速铁路引入枢纽的线形优化创造条件,节约城市用地,使铁路建设与城市规划更加融合,实现投资节约化,施工标准化,运营安全化,养护便捷化。     

高速铁路全域范围全要素时空信息组织模型设计研究

针对高速铁路工程结构的复杂性、专业协同的系统性、运营安全的高可靠性特征,从高速铁路时空信息安全保障方面出发,以唯一时空基准为主线,将不同时空信息进行关联,形成高速铁路全域范围、全要素时空信息的高效组织模型,实现高速铁路各专业、各领域海量时空信息的有效组织;利用地理信息系统(GIS,Geographic Information System)可视化技术、空间分析技术和大数据实时动态渲染技术,实现高速铁路不同时空信息及其组织关系的实时动态可视化展示,为高速铁路运营安全态势的自主预测及预警提供辅助决策及空间信息技术支撑。     

基于LSTM的高铁大风预测模型及算法研究

通过对风速数据进行时间序列分析,建立风速预测模型,实现大风灾害的预警,对提升高铁运营安全保障能力具有重要意义.通过分析某高铁客运专线防灾系统的历史风速数据,建立了一种基于LSTM神经网络的大风预测模型,使用TensorFlow平台进行模型参数训练,并结合实际监测数据进行了模型验证.结果表明,该方法预测未来20 min的...