润扬长江大桥结构健康监测系统研究

介绍了国家重点工程——润扬长江大桥结构健康监测系统研究的主要成果，综合评述了大跨桥梁健康监测研究的主要进展和关键问题．主要内容包括：系统的构成、目标和主要子系统的功能、监测项目的确定和布点策略、监测仪器的选择与检测技术分析、桥梁结构状态识别与安全性评估的方法与策略等．文中较为系统地论述了目前大跨桥梁健康监测系统建立与研究中的主要问题，指出了结构健康监测技术、状态识别和可靠性评估的可能技术途径，阐述了大跨桥梁健康监测系统的发展方向．     

基于健康监测的大跨钢桥梁疲劳损伤评估

近年来,我们在国家自然科学基金项目“基于健康监测的大型钢桥梁疲劳损伤早期识别方法及应用”(50178019)的资助下,结合与香港理工大学合作开展的相关RGC项目,进行了一系列有关桥梁结构健康监测和损伤评估的基础理论研究,其目标是为建立大跨重要桥梁结构安全评估系统提供理论基础和可靠方法。目前已取得初步成果。     

西堠门大桥结构监测系统的设计与实现（I）：系统设计

研究了西堠门大桥结构监测系统的设计原则,阐述桥梁结构监测系统的传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据管理子系统以及结构状态识别与综合评估子系统的设计方法和功能要求。     

基于WebGIS天津沿海排污口监测预警系统的设计与实现

应用WebGIS技术,针对陆源入海排污口环境监测需要、结合地理信息系统的地图优势开发了基于WebGIS的天津沿海排污口监测预警系统.系统在WebGIS空间分析模型的基础上建立了污染扩散范围计算模型,进行污染物排放后污染范围的模拟计算并以地图的形式显示在地理底图上.系统实现了用户管理、地图服务、监测数据管理和排污预警的功...     

桥梁安全监测与结构损伤的两种检测方法

由于缺乏必要的监测和相应的养护,世界各地出现了大量桥梁损坏事故,给国民经济和生命财产造成了巨大损失。传统检测手段难以全面反映桥梁的健康状况,尤其是难以对桥梁的安全储备以及退化的途径作出系统的评估。近来出现的小波变换可以综合时频,可探讨其在桥梁参数识别方面的应用。     

桥梁安全监测与结构损伤的两种植测方法

由于缺乏必要的监测和相应的养护,世界各地出现了大量桥梁损坏事故,给国民经济和生命财产造成了巨大损失.传统检测手段难以全面反映桥梁的健康状况,尤其是难以对桥梁的安全储备以及退化的途径作出系统的评估.近来出现的小波变换可以综合时频,可探讨其在桥梁参数识别方面的应用.     

桥梁预警系统中两种损伤识别方法的对比分析

损伤识别技术是桥梁安全预警系统中的关键内容,损伤识别的方法还决定着整个系统的工作性能。通过对连续箱梁桥的仿真分析,从对损伤的灵敏性、定位的准确性以及对测试误差的抗干扰性三个方面出发,结合理论设定不同的工况对曲率模态法和柔度矩阵法进行综合的对比分析,研究了曲率模态法和柔度矩阵法在桥梁安全预警系统中的适用性问题,为桥梁安全预警系统中损伤识别方法的选择提供了依据。     

大跨桥梁结构以健康监测和状态评估为目标的有限元模拟

通过对桥梁结构健康监测和评估研究现状的简单评述，讨论了结构健康监测和状态评估中的关键理论与技术问题，介绍了笔者近年来在大型桥梁以健康监测和状态评估为目标的结构模拟方面开展的一系列关键理论和技术问题研究；通过对2个大跨悬索桥——香港的青马大桥和江苏的润扬长江公路大桥的有限元建模和模型修正过程，探讨了大跨桥梁结构以健康监测和状态评估为目标的有限元模拟的技术要求、建模方案与策略．研究表明：大跨桥梁以结构状态评估为目标的有限元模拟，必须是建立于衔接理论基础上的多尺度结构模拟．在桥梁结构整体动力响应分析确定了关键损伤构件的基础上，需进一步建立关键构件的局部模型以分析在桥梁结构全尺度有限元模型中无法模拟的细节行为，即发生于焊连接件的局部应力集中和损伤累积行为．     

基于振动测试的大跨桥梁损伤检测

文章将基于振动测试的大跨桥梁损伤检测分为 4个阶段 ,介绍了大桥损伤检测中的振动测试和有限元模型建立 ,着重讨论了几种常用的损伤检测方法 ,包括损伤指标法、反分析法、模式识别法和异常检测法 ,并对其进行了比较分析 ;对现有损伤检测方法用于大跨桥梁存在的一些问题 ,指出了今后的研究方向     

基于柔度矩阵的梁式结构损伤识别

结构在使用过程中出现损伤是不可避免的,这些缺陷或损伤的存在往往会导致结构物的突然倒塌或灾难性事故的发生.为了及时发现结构中的损伤,利用柔度矩阵的原理,得到梁武结构损伤识别的灵敏度参数ζ在此理论基础上,针对悬臂梁进行有限元数值模拟和试验研究,研究不同损伤位置、不同损伤程度对于结构损伤识别的影响,分析损伤前后结构的固有频率...     

基于小波包分析的结构实时损伤报警数值研究

研究了基于小波包分析的结构实时损伤报警技术．利用小波分析优良的时一频局部化特性对结构振动信号进行精细分析，从而能实时地实现结构损伤报警．以简支梁裂缝为例，将环境振动信号采用小波包分解后得到小波包能量谱，采用基于Monte-Carlo方法计算得到的能量谱极值指数和变异指数2个指标作为筒支梁裂缝损伤报警的判据．该技术不需要对整体结构进行计算分析，只需要环境振动信号．计算机数值模拟表明该技术能较为敏感地发现简支梁的微小损伤，从而证实了该技术的可行性．     

润扬大桥结构健康监测策略

对建立大跨桥梁结构健康监测系统的关键问题--大跨桥梁结构健康监测策略进行了分析研究,阐述了大跨桥梁结构健康监测项目的选择依据、传感器优化布设的原则与主要依据、传感器选择的原则等.提出了综合考虑大桥的结构特点和各个方面对系统功能的要求,通过费用-效益比分析,确定长期监测和周期检测内容的项目选择原则.关于传感器的布设,提出了遵循从状态评估的需要出发,以有效和经济为目标,使测点能够发挥最大效应的原则,综合结构安全评估、传感器布设优化理论等因素进行优化布设的方法.在有限元分析的基础上,应用遗传算法进行了润扬大桥结构健康监测系统振动和应变传感器优化布置的理论分析.然后进行了润扬大桥结构健康监测传感器系统的总体设计.     

面向结构损伤预警的小波包能量谱识别参数

对Benchmark钢框架结构试验数据和润扬大桥悬索桥监测数据进行了小波包能量谱损伤预警分析,在此基础上详细考察了不同小波函数和小波包分解层次的损伤预警效果.结果表明:Daubechies小波和Coiflets小波适用于结构损伤预警,并且实际工程中应采用较大的小波函数阶次以获取较好的时域分辨能力和损伤预警能力;小波包分...     

基于斜拉索基频的斜拉桥损伤预警方法

为准确进行结构损伤预警,提出基于前馈BP网络实现新奇检测技术的斜拉桥损伤预警方法.以斜拉索局部振动模态的基频作为网络的基本输入,定义新奇指标为网络输出,根据训练阶段和检测阶段的新奇指标间的比较指示结构的健康状态.相比一般的损伤检测,其不依赖于数值模型,避免了对数值模型高精度的要求,提高了实用价值.对汲水门大桥14种损伤的模拟结果表明,在1%的噪声水平下,该方法可达到较好的预警率.     

南京大胜关长江大桥桥位水文设计论证分析

桥梁桥位的选择,对桥梁的建设和运营至关重要.文中分析了桥位处河段河床冲刷和水流变化对桥墩基础的影响,利用流体力学原理,给出模拟计算方法.结合南京枢纽高速铁路越江大桥方案的工程应用实例,进行了冲刷计算与水文设计,得出南京枢纽高速铁路越江大桥的初步论证的可行性方案.     

润扬大桥斜拉桥模态频率识别的环境变异性

为了研究大跨斜拉桥振动特性的环境时变特征,对润扬大桥斜拉桥的实测加速度响应进行了模态参数识别.采用峰值法识别了润扬大桥斜拉桥的主要模态频率,并详细地考察了日常运营条件下实测模态频率的环境变异性.分析结果表明,实际环境条件(交通荷载、环境温度和台风荷载)与斜拉桥实测模态频率存在较为明显的相关关系,主要表现为环境温度的变化对模态频率的影响是长期性的趋势,而交通荷载和风荷载对模态频率的影响则由于荷载的非平稳性呈现瞬时的颤动变化.环境激励下润扬大桥斜拉桥整体振动的模态频率在1天内可以发生约1%～4%的变化,其日平均值在1年中可以发生约1%～2.5%的变化.     

基于最大熵理论的润扬悬索桥桥址极值风速预测

基于最大熵可靠度理论,提出了润扬大桥悬索桥的桥址极值风速预测方法,从而为润扬大桥悬索桥的风效应可靠度评估提供实际的荷载概率模型.根据桥址实测短期风速风向数据,计算了反映桥址气候特征的日最大风速风向频度函数,并计算了统计的桥址风速风向联合概率密度函数曲面.在此基础上采用最大熵法建立了桥址的风速风向联合概率模型,并对润扬大桥悬索桥50年和100年重现期内的极值风速进行了预测.分析结果表明,采用联合概率模型能够较好地描述润扬大桥悬索桥桥址的良态气候风场模式,并且桥址预测的极值风速小于设计风速,说明润扬悬索桥抗风设计时考虑了较大的安全度.     

桥梁健康监测系统概念设计

针对目前国内外桥梁健康监测系统的研究现状,深入总结和思考了目前桥梁健康监测研究存在的问题并且从概念意义上指出了诸如桥梁安全预警和桥梁损伤识别等关键问题可能的解决思路.根据桥梁不同状况及经济因素,梳理了三个等级的桥梁健康监测系统的框架,给出了每一等级健康监测系统设计的方法和应用条件.最后,初步探讨了桥梁健康监测系统设计的准则和设计步骤.取得的研究成果为桥梁健康监测系统的实用化研究提供了参考.