基于BIM的桥梁健康监测系统研究

桥梁健康监测系统是保障桥梁安全运营的重要技术手段,已在国内外众多桥梁工程中得到应用。然而,传统桥梁健康监测系统存在海量数据可读性差、突发事件下难以评估等缺点。文章借助BIM(Building Information Modeling)技术,提出新型"BIM+健康监测"模式下桥梁健康监测系统架构,开发了基于BIM的桥梁健康监测系统,实现了桥梁安全运营的多用户协同管理以及监测与养护一体化运维管理。     

大跨多线高速铁路钢桁拱桥车——桥振动安全预警研究

基于南京大胜关长江大桥健康监测系统,对高速列车行车工况下大跨多线铁路桥梁的振动响应进行在线识别。根据大跨多线铁路桥振动加速度幅值会在1个或多个车速点存在明显峰值的特征,提出基于小波包分解法和区间估计理论的车—桥振动安全预警方法。依据不同行车工况下桥梁振动加速度响应幅值、高速列车车速的相关性,采用小波包分解法提取反映桥梁结构振动加速度幅值随车速变化的桥梁加速度幅值在列车车速坐标上的中值线;采用区间估计理论,得到反映桥梁运营过程中桥上列车载客量和轨道不平顺状况等随机因素对车—桥振动影响的桥梁加速度幅值围绕中值线的波动区间;最终基于加速度幅值—车速中值线和加速度幅值波动区间,实现运营中大跨多线高速铁路钢桁拱桥车—桥振动性能的安全预警。     

大跨斜拉桥扁平钢箱梁损伤定位指标的噪声鲁棒性比较研究

以润扬大桥斜拉桥的扁平钢箱梁结构为分析对象,采用子结构方法将扁平钢箱梁结构的整体尺度动力特性和细节尺度构件损伤相互衔接实现多尺度损伤分析。在此基础上对模态曲率、模态应变能、模态柔度和斜拉索索力等4类结构损伤定位指标的抗噪声干扰能力进行了对比分析。分析结果表明,模态应变能和模态柔度对于扁平钢箱梁结构损伤定位具有较好的互补性,将其相结合对扁平钢箱梁主跨和边跨的损伤识别具有较好的抗噪声干扰能力。     

苏通大桥斜拉桥伸缩缝位移的长期监测与分析

以苏通大桥斜拉桥347 d的伸缩缝位移为对象,研究苏通大桥斜拉桥伸缩缝服役性能评价方法.首先提出了伸缩缝位移的概率统计分析方法,在此基础上验证了伸缩缝设计性能.其次,提出了伸缩缝位移与温度的相关性分析方法,在此基础上评价了伸缩缝使用性能.分析结果表明:①苏通大桥斜拉桥的伸缩缝位移可以通过2个正态分布函数的加权和来描述其概率分布,温度年变化作用下伸缩缝的极值位移远小于伸缩缝设计位移;②苏通大桥斜拉桥伸缩缝位移与温度具有良好的线性相关性,并且苏通大桥北端的伸缩缝存在性能退化的可能,需要积累更多的数据进行分析.     

结构体系对多塔斜拉桥抗震性能的影响分析

以嘉绍大桥6塔斜拉桥为研究对象,详细分析了刚性铰以及塔梁纵向约束形式对6塔斜拉桥动力特性和地震反应的影响特点.分析结果表明:(1)刚性铰的设置对多塔斜拉桥主梁的1阶对称侧弯振型频率和1阶对称扭转振型形状影响较大,但对于多塔斜拉桥地震反应影响很小;(2)塔梁纵向约束形式主要改变多塔斜拉桥主梁的竖弯和侧弯刚度,随着纵向约束增强,主梁竖弯和侧弯振动频率增加,并且部分振型形状发生明显改变;(3)全漂浮体系的位移反应过大,而全固结体系的内力反应过大;(4)部分约束体系的位移反应很小,边塔和中塔的内力反应亦较小,而次边塔的内力反应则过大.因此,刚性铰的设置对多塔斜拉桥抗震性能影响很小,而塔梁纵向约束形式则对其抗震性能产生重要影响.     

润扬长江大桥钢箱梁的温度分布监测与分析

基于润扬长江大桥斜拉桥和悬索桥钢箱梁的温度观测结果,研究了扁平铜箱梁在日照作用下的温度分布特征,比较了悬索桥和斜拉桥2种桥型钢箱梁温度场的差异.实测结果表明:(1)钢箱梁顶板的昼夜温差明显大于底板的昼夜温差,且悬索桥钢箱梁的昼夜温差较斜拉桥更为明显;(2)钢箱梁底板的横向温度分布基本相同.可以不计横向温差影响;(3)钢箱梁顶板的横向温差表现为非线性时变特征,且斜拉桥和悬索桥钢箱梁的顶板温度分布模式存在明显的差异.润扬长江大桥扁平钢箱梁的温度分布模式为扁平钢箱梁在日照温差作用下的结构计算和桥面铺装层计算提供了重要参考.     

高速列车作用下南京大胜关大桥动位移响应分析

基于南京大胜关大桥健康监测系统的速度监测数据,获取桥梁各部位在高速列车作用下的准静态位移响应和自由振动位移响应。讨论桥梁结构准静态位移响应、自由振动位移响应与位移动力系数的空间分布特征。建立桥梁结构在高速列车作用下的准静态位移响应、自由振动位移响应与位移动力系数概率密度模型。研究结果表明:南京大胜关大桥的主梁横向、墩顶纵向的准静态位移响应幅值与自由振动位移响应幅值存在桥梁中部(中间墩处)响应最大的空间分布特征;在长期运营过程中,南京大胜关大桥各部位单次过车的准静态位移响应服从Log-Logistic分布,自由振动位移响应服从t Location-scale分布,位移动力系数服从Burr分布。     

基于环境振动测试的润扬斜拉桥索塔的有限元模拟

提出了大跨斜拉桥索塔有限元模型的阶次误差、结构误差和参数误差的分层次修正方法。根据润扬斜拉桥索塔的设计图纸,在索塔有限元模型的阶次误差分析和结构误差分析基础上,确定了索塔单元划分的数目和梁柱节点刚域的计算参数。在此基础上,采用基于灵敏度分析的模型参数修正方法,结合索塔动力特性的测试结果对索塔的初始有限元模型进行了动力修正。模型修正与验证结果表明,索塔模型参数的修正必须考虑梁柱节点刚域的影响以及修正参数的上、下限值约束。修正后的润扬斜拉桥索塔模型能全面、正确地反映索塔结构的动力特性,可作为索塔结构健康监测与安全评估的基准有限元模型。     

大跨悬索桥面向结构健康监测的基准有限元模型

为描述大跨桥梁服役前完好状态时的结构性能,建立了润扬悬索桥面向结构健康监测的基准有限元模型。首先,探讨面向健康监测需求、建立适度精细基准模型的目标,提出了采用正交异性壳单元等效钢箱梁的建模策略。然后,就钢箱梁的简化模拟、桥塔的动力模型修正、成桥状态初始构形及内力的确定、主梁边界条件的确定和钢箱梁局部应力分析等关键技术问题进行了详细的研究。最后,对所建立的基准有限元模型采用润扬悬索桥成桥试验的实测结果进行了验证。结果表明,该基准模型能从整体结构尺度与局部构件尺度两个方面准确地模拟结构的实际性能,从而为润扬悬索桥的损伤识别与状态评估提供了可靠的结构描述与分析依据。     

大跨悬索桥梁端位移与温度的相关性研究及其应用

对润扬大桥悬索桥160d的梁端位移响应与钢箱梁温度实测数据进行了季节相关性研究,并应用于结构的整体状态监测。针对润扬大桥悬索桥梁端位移与温度之间明显的季节相关性,采用6次多项式模型对梁端位移-温度进行了统计建模,并采用均值控制图法对梁端位移的异常变化进行了判别分类。主梁南北端由于温度引起的梁端位移年变化幅度分别为38．8、37．4cm,而采用均值控制图法可以识别出由于结构损伤所引起的梁端位移0．8cm的异常变化。结果表明,本文方法可以有效地消除温度的季节变化对悬索桥实测梁端位移的影响,较好地识别出结构损伤引起梁端位移的异常变化。