碳纤维桥梁拉索疲劳损伤声发射信号小波分析

碳纤维具有强度高、耐久性好等优点,现已广泛应用于土木工程结构中。用碳纤维材料制作的桥梁高耐久性拉索,已经在多个桥梁中得到应用,但是对这种新型桥梁拉索的损伤监测目前还缺乏有效的手段。本文拟采用声发射技术监测碳纤维桥梁拉索疲劳损伤。首先,通过疲劳试验,得到了拉索整个损伤过程的声发射特征参数,并将声发射特征参数两两组合,研究结果表明:采用计数、能量、持续时间、幅值和时间的相关点图可以来综合表征损伤。其次,基于声发射监测信号特点,考虑用小波变换的奇异性检测来处理声发射信号,分析小波系数的奇异性,采用"节点-幅值"定位检测方法,实现了对拉索的损伤识别。与相关点图相比较,小波分析方法在处理声发射信号时,图形更加清晰,特征更为突出,损伤更易识别,而且还可以利用小波阈值去噪、对声发射信号实行信噪分离、提高信噪比,从而提高损伤识别的准确性。     

减隔震桥梁设计方法及抗震性能研究综述

桥梁作为交通系统中的生命线工程,其抗震性能问题尤为重要。桥梁减隔震技术主要通过减隔震装置来降低结构的地震损伤,目前已发展成为提高强震区桥梁抗震能力的重要措施。为促进减隔震技术在中国桥梁工程领域的进一步发展,首先总结减隔震桥梁的设计方法,归纳其地震反应和震害情况,对采用不同减隔震装置桥梁的非线性动力性能、减隔震效果、地震随机响应、易损性及性能优化方法等研究情况进行梳理;其次,概述减隔震技术在斜交桥、曲线桥及铁路桥梁中的应用情况与研究进展,并介绍新型韧性抗震设计理念在桥梁工程领域中的应用情况和发展前景;最后,总结减隔震桥梁的试验研究情况,指出目前减隔震桥梁研究中的不足和发展趋势。     

大跨度简支钢桁梁桥车-桥耦合振动影响因素分析

以黄韩侯铁路新黄河特大桥156m简支钢桁梁桥作为工程背景,建立车辆动力模型、桥梁有限元模型并考虑轮轨关系,以蛇形运动和轨道不平顺作为系统的自激激励源,利用大型有限元软件ANSYS以及UM(Universal Mechanism)动力学分析软件联合进行仿真分析。从桥梁结构的桥门架、宽跨比、曲线钢桁梁桥和车辆系统的轨道不平顺以及货车编组角度出发,研究大跨度简支钢桁梁桥车-桥耦合振动的影响因素。经过计算分析得出:钢桁梁桥桥门架对桥梁跨中加速度影响较大;曲线钢桁梁桥随着线路半径的增大,各车辆动力响应参数逐渐变小,轮轨力受到影响;钢桁梁桥宽跨比的增加使得横向刚度随之增加,桥梁横向振动变小;各项车辆动力响应均随着轨道情况变差而总体呈现逐渐增大趋势,车辆安全性、舒适性和平稳性指标逐渐变差;全列空车编组和空重混编对钢桁梁车-桥耦合系统是不利的编组形式,实际情况中应该避免。     

钢桁梁桥基于模型修正方法的损伤程度识别研究

在钢桁梁桥模型损伤定位的基础上,采用模型修正方法对其损伤程度进行识别,对其中几个关键问题进行了研究分析,得出了一些有用的结论,可作为实际桥梁健康监测的参考依据。     

铁路大跨度简支钢桁梁桥车-桥耦合振动研究

桥梁作为线路工程中不可或缺的重要枢纽,对列车通过桥梁时,桥梁和车辆之间相互作用的问题迫切需要做出解答,特别是针对铁路钢桁梁,并考虑大跨度简支特性的车-桥耦合振动问题研究更具有一定的理论与实际意义。以黄韩侯铁路新黄河特大桥156 m简支钢桁梁桥作为工程背景,建立车辆动力模型、桥梁有限元模型并考虑轮轨关系,以蛇形运动和轨道不平顺作为系统的自激激励源,利用大型有限元软件ANSYS以及UM(Universal Mechanism)动力学分析软件联合进行仿真分析,实现单个机车、编组客车和编组货车以设计时速通过桥梁时对大跨度简支钢桁梁桥车-桥耦合振动的研究。经过计算分析得出:大跨度钢桁梁桥的横向刚度相对较小;不同编组情况以设计时速通过桥梁时,车辆和桥梁的各项动力响应参数均在规范允许的范围之内;编组货车通过桥梁时,桥梁跨中横向、竖向加速度较之其他编组情况要大。     

苏通大桥结构健康监测系统设计

介绍了苏通大桥结构健康监测系统研究的主要成果,分析了大跨径桥梁健康监测研究的关键问题.苏通大桥结构健康监测系统主要由四个子系统组成:(1)传感器系统(SS);(2)数据采集与传输系统(DATS);(3)数据管理与控制系统(DMCS);(4)结构健康评估系统(SHES).其中,结构健康评估系统是苏通大桥结构健康监测和安全评价系统的核心内容.结构健康评估系统由五个模块组成:(1)桥梁评级系统;(2)适用性评估;(3)损伤诊断和预测;(4)耐久性评估;(5)安全性评估.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,指出了研究结构健康评估系统的主要技术途径,阐述了大跨桥梁健康监测系统存在的问题和发展方向.     

质量布置形式对曲线桥地震反应的影响

转动惯量决定了曲线桥梁转动方向的振型,对曲线桥的地震反应影响很大。推导了曲线桥梁主梁绕不同转轴转动惯量的计算方法,并利用地震工程分析平台OpenSees研究了不同质量布置形式对曲线桥主梁、桥墩地震反应的影响。研究结果显示,在曲线桥的动力建模过程中,只进行平动质量的输入会极大影响桥墩计算的准确性;主梁绕纵轴转动的转动惯量在结构动力分析中十分重要,不可忽略。     

金属矿床采掘过程围岩失稳状态的声发射监测实践

本文以声发射技术在岩土工程中的应用为基础,结合国内外的研究成果,对小铁山矿脉内采准工程中采准和回采巷道的稳定性进行了实时监测,确定了不同岩性的稳固性、开挖后的松动范围和巷道的合理支护方式及支护时间. 从岩石应力和声发射次数与能量的关系出发,通过实测一定时期内巷道的声发射特征,对比相应的破坏形式,确定了巷道开挖后破坏形式和声发射的关系,为脉内采准工程合理性和地压控制措施提供了理论指导, 同时也证明了声发射监测技术在岩矿地下开挖工程地压活动监测中的有效性.     

基于伺服式倾角仪的桥梁挠度和转角监测技术的研究

由于塌桥事故的不断出现,各国对桥梁健康监测逐步重视起来。桥梁挠度和转角是桥梁常规检测和健康监测的重要内容,是桥梁健康状态评估的重要指标。虽然现在存在多种测试桥梁动挠度的设备,但是都无法用来长期在线监测一些桥梁的动挠度,特别是横跨较宽江面或深峡谷的大跨度桥梁的动挠度。目前由于没有成熟的、高精度的转角仪器可测试梁端转     

板式支座与铅芯支座连续梁桥振动台试验对比分析

通过对分别采用板式支座和铅芯支座的2座3跨连续梁桥模型进行振动台试验,对比分析了这2类桥梁的动力特性、破坏过程及2种支座对连续梁桥地震反应的影响。研究结果表明：地震波特性对桥梁结构的地震反应有较大影响,在对桥梁结构进行抗震设计时,需选择合理的地震动输入;在地震强度较小时,板式支座的滑动能够起到一定的隔震效果,铅芯支座的隔震性能能得到较好的发挥;在地震强度较大时,铅芯支座的隔震性能不能得到很好的发挥,采用铅芯支座的桥梁地震反应不一定小于普通桥梁;通过合理的设计,2类桥梁都完全可以实现大震不倒的设防目标。     

汶川大地震简支梁桥落梁震害与设计对策

总结了5.12汶川大地震中简支梁桥落梁震害及主要影响因素,发现除地震山体滑坡等地质灾害外,断层地表破裂、近断层地震动效应、桥台胸墙冲切破坏、防落梁构造措施单一及桥梁体型复杂等因素都是引起简支梁桥落梁震害的重要原因。提出了简支梁桥防落梁设计的基本理念及相关技术方案要点为允许墩梁间发生滑移,以降低桥墩承受的地震惯性力,以及盖梁提供允许的最大滑移长度及支座支承宽度,再辅助挡块或拉索限位器等共同防止落梁发生。最后结合现行规范,以拉索限位器为例给出了简支梁桥防落梁设计方法。     

结构健康监测系统设计标准化评述与展望

阐述了结构健康监测的概念和内涵。详细介绍了结构健康监测系统的功能、组成和应用现状。结构健康监测系统设计标准化能够促进健康监测的应用和发展,具有重要的工程意义。对世界范围内相关研究进展进行了综述和评价。强调在我国建立监测系统设计标准的重要性,并提出了相应的说明和建议。设计标准可以分为总则、外观检查与无损检测、传感器的选择与布置、信息采集与处理系统、通信与传输系统、损伤识别和评估系统、应用实例等7部分。结构健康监测系统设计标准的实现将有力地推动健康监测的研究。     

基于NEESit的结构健康监测系统软件框架研究

为满足结构健康监测系统实际应用的需要,本文设计了一套基于NEESit的结构健康监测系统软件框架.在实际健康监测系统设计和实现的基础上研究了系统的集成技术,结合软件框架开发技术给出了本软件框架的设计和实现的方法,同时介绍了NEESit的组成和运行机制,并提出采用NEESit的相应功能模块来实现本软件框架.本软件框架具有良好的通用性,不仅可以用于各种健康监测系统的开发,同时还可以使实际结构与NEES进行数据共享、互相访问以及协同实验.     

珠江黄埔大桥强震动监测和警报系统

首先引出在大型桥梁上开展强震观测应用的重要性,进而介绍在珠江黄埔大桥上布设强震动监测和警报系统的设计思路和方案,最后介绍系统使用的预期效果,达到桥梁震动报警、损伤判定、模态参数更新、时程数据捕获分析等目的.     

单节理岩体变形与破坏过程中声发射能量的特征及意义

对含石膏夹层的单节理岩体模型单轴下变形破坏过程中的声发射事件全波形能量分析表明，声发射事件能量与变形过程密切相关，其分布反映破裂扩展尺度的分布，事件能量越大，对应破裂尺度越大，反之越小；破裂方式受节理角θ和夹层物质泊松比ν控制，θ小于ａｒｃｔｇ（０。７０７·（１一ν）／ν）时，Ⅱ型破裂为主，声发射能量集中在少数事件上，θ大于ａｒｃｔｇ（０．７０７·（１－ν）／ν）时，以Ⅰ型破裂为主，声发射能量分布相对分散     

基于环境振动的斜拉桥拉索基频识别

斜拉索是现代斜拉桥最重要的结构构件，索力在斜拉桥的施工控制和长期监测中起着重要作用。振动测试法是斜拉桥索力测定、监测和状态评估中应用最广泛的一种方法。振动法测索力的关键在于准确地识别出索的基频。本文使用自功率谱和倒频谱方法，基于MATLAB平台，开发出了斜拉桥拉索环境振动模态分析图形用户交互(GUI)工具箱，实现了斜拉索基频的快速自动识别。应用本文的方法，对福州青洲闽江主跨605m斜拉桥拉索的环境振动实测加速度数据进行了分析处理，斜拉索基频识别方便直观，结果可靠。     

粘滑失稳及其物理场时空分布的实验研究

摩擦滑动的物理场实验研究表明：（１）能量空间分布的差异是失稳的重要条件，单发型大事件常发生于高能量向低能量的突变带或高能量背景区内的相对低能量区；（２）单发型大事件的孕育过程常常经历若干个能量输入输出循环，产生多个前兆阶段，并在失稳前源区常有一个弱化过程。小震或群发型事件失稳前常常只有一个能量积累与强化的过程，失稳前兆阶段性反映较差；（３）粘滑失稳时断层的位错与声发射的大小未见明显关系     

Structural health monitoring of long-span suspension bridges using wavelet packet analysis

During the service life of civil engineering structures such as long-span bridges, local damage at key positions may continually accumulate, and may finally result in their sudden failure. One core issue of global vibration-based health monitoring methods is to seek some damage indices that are sensitive to structural damage. This paper proposes an online structural health monitoring method for long-span suspension bridges using wavelet packet transform (WPT). The WPT- based method is based on the energy variations of structural ambient vibration responses decomposed using wavelet packet analysis. The main feature of this method is that the proposed wavelet packet energy spectrum (WPES) has the ability to detect structural damage from ambient vibration tests of a long-span suspension bridge. As an example application, the WPES-based health monitoring system is used on the Runyang Suspension Bridge under daily environmental conditions. The analysis reveals that changes in environmental temperature have a long-term influence on the WPES, while the effect of traffic loadings on the measured WPES of the bridge presents instantaneous changes because of the nonstationary properties of the loadings. The condition indication indices VD reflect the influences of environmental temperature on the dynamic properties of the Runyang Suspension Bridge. The field tests demonstrate that the proposed WPES-based condition indication index VD is a good candidate index for health monitoring of long-span suspension bridges under ambient excitations.     

形状记忆合金橡胶对高架桥梁碰撞减震效果的试验研究

地震作用下,高架桥梁相邻主梁间的碰撞会引起结构位移和加速度响应增大、应力提高,导致混凝土开裂、脱落和伸缩缝被挤压破坏,甚至引发桥梁落梁和倒塌等,因此采取减轻或者避免桥梁结构在地震作用下碰撞的措施显得尤为必要。设计制备了具有变形自恢复能力的形状记忆合金橡胶碰撞缓冲器,通过桥梁地震碰撞的振动台试验,研究了形状记忆合金橡胶缓冲器对桥梁碰撞的控制效果,提出了碰撞缓冲器吸能效率和结构自身耗能控制率指标。研究表明,形状记忆合金橡胶碰撞缓冲器具有稳定的吸能效率,能够大幅度降低桥梁结构碰撞加速度和碰撞力,这对于提高城市交通网络的地震安全性能具有重要意义。