基于实际影响线的桥梁快速检测方法

针对桥梁静载试验存在费时费力、长时间影响或中断交通的缺点,提出一种基于实际影响线的桥梁快速检测方法。首先对桥梁进行标定试验,从单一车辆过桥的动力响应中提取桥梁实际影响线;引入车辆轮胎-路面接触力分布模型,可重构出静载试验不同加载工况下桥梁相应测点的静力响应,从而实现快速检测。以某六跨连续梁桥为背景,针对其第1跨分别进行单一车辆快速检测与多车辆静载试验,对比主梁跨中挠度和应变响应。结果表明:主梁跨中挠度和应变的快速检测结果与静载试验结果吻合较好,最大偏差为7.6%,基于实际影响线的快速检测方法具有较高精度。     

融合机器视觉与区间仿射算法的桥梁结构影响线实测研究

影响线是桥梁结构状态评估的重要指标。传统影响线实测方法依赖车辆称重系统(WIM)和接触式传感器,存在使用成本高、效率低、风险大、阻碍交通等问题。为实现“无需接触式传感”、“无需封闭交通”、“无需车辆称重系统”的智能桥梁检测,提出了一种融合机器视觉与区间仿射算法的桥梁结构影响线实测方法。该方法首先利用机器视觉技术获取多工况的桥梁测点动态位移响应;其次,根据车辆出厂信息建立其轴重区间矩阵并通过区间仿射算法计算多工况的影响线区间;最后,采用支持向量机(SVM)从影响线区间中识别桥梁真实影响线。将该方法应用于野外实际桥梁试验,通过控制标定车辆的载重和行驶速度获取多工况的位移响应数据以评估该方法的性能。结果表明：该方法能够有效地从影响线区间中识别桥梁真实影响线,混合工况下影响线的识别相对误差为8.48%;影响线的识别相对误差随车速的增大而增大,在车速分别10、20、30 km·h^-1工况下,影响线的识别相对误差分别为9.22%、10.23%、12.38%。提出的桥梁影响线实测方法具有非接触、高精度、经济灵活等优势,可有效突破现有接触式桥梁影响线实测方法的技术局限,具有较好的...     

基于运营状态监测数据识别过桥车辆荷载

基于桥梁运营状态监测得到的应变历程数据,通过对测点影响线形状的较深入分析,建立了识别过桥车辆荷载的一种BWIM方法———“单峰锐度法”。结合实例的分析表明该方法能够较精确识别稀疏交通状态下车辆数量、大小、作用位置,并能推求影响线内多车作用下的荷载。     

低影响交通情况下简支梁桥快速荷载试验评定方法研究

当前,对运营桥梁的承载能力评估最直接、可靠的手段是桥梁荷载试验。荷载试验需要在交通封闭、温度稳定、结构温差较小以及尽可能避免其他影响试验加载效应的条件下实施,桥梁荷载试验费时费力、影响交通,实施成本较高。提出一种在不中断交通条件下以轻载车辆低速通过桥梁,通过测试车辆低速通过桥梁的挠度或应变反算出桥梁跨中位移或应变的“影响线值”的方法。对桥梁进行静载试验,根据反算出的“影响线值”计算静载试验实际加载车引起的位移或应变的理论值,对比静载试验的实测值和按影响线值计算的理论值,对桥梁的承载力进行评估;以此低速动载试验结果为依据,在不中断交通情况下采用标准车低速通过待测试桥梁,实测挠度和应变并与此试验结果对比,对桥梁进行承载能力评定。实桥试验结果表明,该评定方法有效可靠,不中断交通情况下也可对桥梁承载能力进行评定,具有重要的社会意义和经济价值。     

基于挠度差值影响线曲率的简支梁桥损伤识别

推导简支梁某一点的挠度随移动荷载位置变化的函数,在理论上证明利用挠度差值影响线进行结构损伤识别的可行性.提出利用损伤前、后某一点的挠度差值影响线曲率来识别损伤的方法,即当移动荷载位于无损区域时,挠度差值影响线曲率为0,当移动荷载位于有损区域时,挠度差值影响线曲率明显增大,且与损伤点的位置、损伤前后的刚度有关.为验证该方法的正确性,采用一个单跨简支梁算例进行有限元模拟,算例表明该方法不但适用于单处损伤的情况,而且适用于多处损伤情况,且对结构的损伤位置和损伤程度都具有准确的识别能力.     

基于活载效应统计过程控制的桥梁健康诊断方法

根据砼桥梁结构监测信息的多尺度特点,针对马桑溪长江大桥的跨中部分测点的挠度和应变实测信息,通过小波变换的方法对缓变信息和瞬变信息进行了分离,提取了其中的活载效应,并利用X控制图的统计过程控制原理,实现了桥梁健康的无模型诊断。通过对比相关测点的荷载试验数据进行验证,所提挠度和应变的活载效应信息的变化幅度与荷载试验结果一致,健康诊断结果也与桥梁的实际状态相符。     

基于多点平滑的影响线提取方法研究及桥梁状态评估

基于实测影响线的桥梁状态评估具有不中断交通、测试方便等优点,是未来中小跨径桥梁承载能力评估的重要方式,目前在实际桥梁上应用的案例较少。为此,先开展基于多点平滑的影响线提取方法研究;后结合挠度数据和应变数据,提取桥梁挠度影响线和应变影响线;在此基础上,再开展基于峰值的桥梁状态评估和基于设计活载响应对比的桥梁状态评估。结果表明：1)建立的影响线方法可用于实际桥梁的挠度和应变提取影响线,尤其是测试结果出现很多芒刺时,采用五点三次平滑法既能保证数据准确,又能平滑数据;2)评估结果显示,挠度校验系数在0.29～0.46之间,应变校验系数在0.10～0.37之间,表明测试桥跨的刚度和强度在现有状态下满足通行设计活载的要求。     

基于车-桥耦合振动理论的移动荷载识别

提出了基于有限元模型修正的单车通过多梁式桥梁的移动荷载识别方法.首先采用Butterworth低通滤波器对现场采集到的24 h内所有过桥车辆产生的桥梁动位移信号进行滤波处理,提取静力响应极值,并严格按照车型进行分类统计;其次,对观测桥梁进行基于静力试验的有限元模型修正,建立能够反映桥梁真实状态的基准有限元模型;最后将修正后的有限元模型输入至自行研发的BDANS软件中的多梁式车-桥耦合振动模块,以车型为单位,依据该车型车辆在桥面横向移动时各主梁竖向位移响应分配关系,结合多梁式车-桥耦合振动模块以及实测车辆过桥时各主梁静力极值响应,识别出车辆在桥面行驶的横向位置,然后根据识别出的车辆横向行驶位置和实测桥梁响应识别出车质量.结果表明:该识别方法较为可靠,识别精度较高,能按照车型批量进行识别,可大规模处理交通荷载数据.     

利用倾角仪测量桥梁的挠度

系统介绍了一种桥梁挠度检测方法。在与桥梁中轴线平行的轴线上选定的测点上布设倾角仪，通过测量加载前后的倾角变化，可以计算该轴线上任何点的动挠度或者静挠度。上百组的实验和实测，包括简支梁和连续梁，动载和静载，表明该方法具有很高的精度。利用倾角仪测量桥梁不需要静止的参考点，特别适于测量跨河桥、跨线桥、大型的跨海、跨峡谷桥梁和高桥，大大提高了测量效率。     

基于动应变测量在桥梁动挠度识别应用研究

针对传统桥梁挠度监测过程中精度不足,应用范围局限于小跨度桥梁结构,提出了一种基于应变模态的动应变识别方式。通过动应变互相关函数求得振动梁结构的应变模态振型,利用应变—位移转化关系获得结构的位移模态振型,进而获得应变模型的位移模态坐标。将位移坐标与位移模态振型进行关系叠加获取整个梁结构的动应变实时曲线。以天津外环津静收费站高速路段简支梁段为对象,对动应变识别方法进行了验证,结果表明:在脉冲激励作用下,动挠度识别法能够有效控制不同位置节点动挠度误差持在7%的误差范围内,在移动荷载下的梁结构动挠度识别最大误差在2%以内,满足工程实际需求。     

动应变测量在桥梁动挠度识别中的应用分析

随着桥梁的发展,桥梁的问题也逐渐增多,近年来,我国出现了多起桥梁安全事故,主要是因为桥梁的变形产生,而挠度为桥梁变形的指标,故研究梁的挠度识别很重要。首先,通过分析和介绍位移模态理论与应变模态理论的异同点,以及应变模态理论得到梁的应变模态的表示,在此基础上,提出了互关函数在梁动挠度识别中的应用。然后,通过以实际工程为研究对象,按照1∶10的比例建立桥梁实验模型,桥梁模型全长10m,截面积为2.52cm^2,高50mm,将其分成20段,每0.5m为一个单元,计算其挠度。最后,进行实际桥梁验证,将实际桥梁的测量值与桥梁模型的挠度计算值进行对比。通过实验得到,对梁施加脉冲荷载研究其动挠度的识别值与精确值之间的吻合度,并且得到测量点的布置对吻合度的影响。对梁施加动荷载,即EL CENTRO地震波,通过对比研究动荷载作用下,动挠度的识别值和精确值之间的吻合度,得到互关函数法在动挠度中的应用,对同类型的研究具体一定的参考价值。     

天津永和斜拉桥换索后的索力调整

结合天津永和斜拉桥的换索与调索实践,在分析换索后全桥结构性能变化的基础上,阐述索力调整的目标、原则,利用平面杆系有限元程序和影响矩阵法基本原理,采用试算法确定出索力调整方案,分析索力调整的效果。调索过程中的监测结果表明,索力调整后,全桥索力接近目标值,索力分布趋于均匀,桥面线形、塔位均得到明显的改善,调索并未引起主梁混凝土产生过大的拉应力,试算法是一种实用性较强的可行方法。调索方案的优选应考虑尽量避免使运营多年的老桥结构受力状态发生突变,以保证调索过程中结构的安全。天津永和斜拉桥的调索实践为今后PC斜拉桥的调索工程提供了较为重要的参考。     

桥面不平顺对下承式系杆拱桥振动影响的试验和模拟研究

为了获得下承式系杆拱桥的汽车荷载冲击系数,在桥面间隔布置橡胶减速条带以形成周期性的不平顺输入,对下承式钢管混凝土系杆拱桥的动挠度进行现场实测.结合自编的车桥耦合(VBI)单元,建立车-桥耦合振动三维有限元分析模型,通过与实测结果对比验证VBI单元的正确性.在此基础上,引入另外3座标准拱桥以形成涵盖4种跨径的下承式系杆拱...     

交通视频辅助的桥梁动态称重方法研究

为了进一步提升既有的桥梁动态称重技术，提出一种交通视频辅助的新型桥梁动态称重方法。首先介绍基于深度神经网络的计算机视觉目标检测技术和一种计算机视觉坐标转换方法，实现从交通监控视频中实时地探测与定位桥上行驶的车辆和车轴。然后引入桥梁应变分解方法和应变影响面识别方法，建立车重、车辆位置与桥梁应变之间的映射关系，从而建立一种综合利用时间和空间冗余信息对车辆进行称重的方法。该方法构建超定的影响面加载方程组，使用最小二乘法求解该方程组以得到桥上行驶车辆的轴重和总重。最后总结出一套交通视频辅助的桥梁动态称重方法框架。为验证以上方法，在某连续大箱梁桥的缩尺模型以及实桥上进行试验。试验包含单车、双车、跟车、并行、直行、变道、匀速、变速等复杂交通工况。模型试验结果表明：该方法的车辆总重识别误差均值为-2.02%，标准差为4.77%；车辆轴重的识别误差均值为4.77%，标准差为17.50%。实桥试验结果表明：该方法的车辆总重识别误差均值为0.21%，标准差为1.53%；车辆轴重的识别误差均值为-3.59%，标准差为42.67%。除此以外，所提出的方法还可用于识别桥上车辆的数量、类型、轴数、实时位置、运动轨迹、行驶速度等多粒度交通信息。     

无湿接缝高强混凝土工字组合梁桥荷载横向分配试验

预制装配无湿接缝高强混凝土工字组合梁桥由于其装配化程度高、施工速度快等特点，越来越多地应用于中国公路及市政桥梁建设中。为验证该新型结构的受力性能及荷载分配比例，确立合理的设计计算模式和横隔梁设置方法，分别进行了设置5道及3道横隔梁的8梁式桥梁结构现场足尺模型试验，研究适用于该结构的荷载横向分配比例计算方法。试验及分析结果表明：设置3道横隔梁与采用5道横隔梁的横向分配比例接近，边、中梁比例系数分别为1.08和1.14；正弯矩等效加载试验中的应变校验系数、挠度校验系数分别为0.68~0.90、0.60~0.86；荷载横向分配规律现场实测值及精细化数值分析结果均小于传统理论计算方法（梁格法、刚接板梁法、修正刚性横梁法）计算值，表明该类桥梁横向传力均匀，安全储备充足。采用3道横隔板代替5道横隔板进行桥梁设计时，桥梁受力合理、构造可行、结构安全。     

预应力混凝土空心板梁桥承载能力实桥试验研究

通过预应力混凝土空心板梁桥实桥破坏性试验,分析了这类桥梁的挠度和应变的变化规律,以及裂缝发展过程,并比较了桥梁破坏试验前后的荷载试验结果,从而为预应力混凝土梁桥的极限状态研究和承载能力评估提供依据。     

重型汽车荷载作用下简支梁桥的动力反应分析

基于结构动力学理论，视桥梁与车辆为一个相互作用的整体系统，建立了桥梁在移动车辆荷载作用下振动的计算模式。在分析中，汽车采用2轴模型，桥梁结构模拟为梁单元，统一列出车桥系统的动力方程，编制了计算程序。对实际预应力混凝土简支箱梁桥在重型汽车作用下的动力冲击效应进行了计算，并与轻型汽车荷载作用下产生的动力冲击系数进行了比较。     

基于车辆制动激励和小波包能量分析的连续梁桥基础冲刷识别方法

近年来,因基础冲刷引发的桥毁事故频发,冲刷会造成桥梁下部结构周围土体被破坏进而导致基础承载力下降,并且由于冲刷位置隐蔽增加了识别检测的难度.为了精准识别桥梁下部结构的基础冲刷损伤,利用车辆制动作用可引起更为显著的桥梁下部结构纵桥向动力响应这一特点,提出了一种基于车辆制动作用下桥梁动力响应小波包能量分析的连续梁桥基础冲刷...     

基于影响函数的随机车流作用下大跨度悬索桥风致应力响应分析

为了解决大跨度桥梁在随机车辆荷载和风荷载作用下局部应力求解耗时问题,首先以矮寨大桥为工程背景,建立壳-梁混合单元有限元模型,确定大桥应力的关键位置及关键点,采用分段拟合方法获得随机车辆荷载的影响面函数和风荷载的影响线函数;结合吉茶高速实际交通量特征及随机参数分布特征,采用蒙特卡罗方法,编制抽样程序生成随机车流样本。其次采用风-车-桥耦合振动分析获得典型车辆的等效车辆荷载;引入风荷载动力影响系数,提出了一种简便实用的随机车流下大跨度桥梁风致应力分析方法。最后应用ANSYS计算分析结果验证所提方法的正确可行性,分析矮寨大桥在随机车流和风荷载联合作用下的关键点应力响应。结果表明：风速低于15 m·s^-1时,风荷载引起大桥关键点应力响应远小于车辆荷载引起的应力响应;繁忙车流下应力响应的幅值并不比稀疏车流下的应力幅值大很多,但是繁忙车流下应力响应的峰值数量远大于稀疏车流下的峰值数量,即应力的循环次数多,会增大桥梁的疲劳损伤。     

空腹式拱桥影响线实测方法研究

针对空腹式拱桥的结构特点,给出采用逐次加载的方式测试该类桥型影响线的方法、推导出影响线的计算公式,并通过与有限元法计算值及荷载试验所得值进行对比,在实桥上验证了该方法的可行性。实桥测试位移影响线与有限元计算影响线吻合较好,说明该方法适用于同类桥型的影响线测试;实测位移值与荷载试验位移值差别很小,说明该方法结果可靠、精度较高。