倾角仪法测量高铁桥梁动挠度研究

荷载作用下,桥梁挠度测试方法有拉线位移计法、水准仪或全站仪法、光电或激光位移计法、全球定位系统（GPS）法、摄像法以及倾角仪法等,但这些方法在高速铁路列车作用下的高频振动实时动挠度测试方面的研究较少。基于倾角仪测试法,对高频振动下桥梁的实时动挠度测试方法进行研究。室内和现场测试结果表明:该法不仅可以测试梁两端的实时倾角值,而且通过测试桥梁有限部位的实时动倾角,可拟合得到整座桥梁的实时动倾角曲线,通过积分可得到桥梁的实时动挠度曲线,且测试的挠度值不受桥墩下沉及支座变形的影响。该方法可为高铁桥梁健康监测提供可靠的实时动倾角曲线和实时动挠度曲线。     

利用倾角传感器测试桥梁挠度的实用方法研究

考虑到桥梁的挠度与截面转角具有对应关系,提出了利用倾角传感器测试桥梁挠度的实用方法。该方法利用结构有限元模型计算单位荷载在不同位置作用时的挠度曲线,以此挠度曲线作为基准位移模式,而真实挠度为基准位移模式的线性组合;组合系数的确定采用对倾角测试数据进行最小二乘拟合的方法,有效地减少了测试误差的影响。通过有限元仿真和九江大桥实测分析结果表明,该方法精度满足工程要求,计算速度快,适合在线挠度监测。     

光电液位传感器及其在桥梁挠度自动测量中的应用

挠度是反映桥梁线性变化的重要参数,光电液位传感器是一种新型的连通管液位检测传感器,它的测量精度能达到0.1mm。将光电液位传感器、连通管、485总线、RS485/232转换卡、计算机等组成桥梁挠度自动测量系统,能够对大型桥梁挠度进行多点、长期、在线、远程、自动监测且不受桥梁现场高尘、高湿和浓雾的影响。目前,该系统已经成功应用到重庆大佛寺长江大桥上,测量结果表明可以准确获取桥梁的挠度信息,测量的挠度值能够真实反映桥梁的挠度变化,是一种有效的桥梁挠度自动测量方法。     

陶赖昭松花江特大桥挠度测量分析

分析了陶赖昭松花江特大桥挠度测量结果。利用QY倾角仪对该桥第六跨和第十跨进行了9组静挠度和36组动挠度的实测，并同光电桥梁挠度检测仪的测量结果进行了比较。对比结果表明利用倾角仪测量桥梁挠度的结果是可靠的，精度是有保证的。     

基于ABAQUS的行车过程中桥梁动挠度模拟

为研究桥梁结构在行车过程中动挠度的变化,同时考虑传统动荷载试验方法耗费人力、不利于桥梁快速检测与桥梁健康评估的局限性,提出基于ABAQUS软件模拟行车过程中桥梁动挠度的方法。首先将车辆荷载等效为振动移动荷载;然后根据车辆实际轴距、轮距和轮胎尺寸,在桥梁模型上划分行车带,通过Dload子程序,将荷载作用在行车带上;最后根据车速设置分析步和增量步时长,控制荷载在不同时间作用在行车带各区域模拟车辆运动。将该方法应用于实际连续箱梁桥动荷载试验中,对比分析各工况下的实测结果与模拟结果。实测结果与模拟结果基本一致,表明基于ABAQUS软件模拟行车过程中桥梁动挠度的方法可实现桥梁动挠度的快速检测评估,为通过动荷载试验数据评估桥梁安全提供简便方法。     

震后桥梁挠度测量方法的设计与实现

对震后桥梁稳定性与安全性检测过程中,挠度是一项重要检测指标,但是测量这一参数较为复杂,干扰较多,结果存在较大问题。设计一种震后桥梁挠度测量方法。根据实际桥梁设置相关参数,采用共轭梁法计算震后桥梁固定点的初始挠度,结合震后桥梁挠度曲线函数,获得欲求解的桥梁截面挠度值;修正桥梁截面挠度值时,将监测点高程差同基准点高程差间的差值问题替代挠度偏差问题,分析倾斜传感器获取维护点倾斜传感器的理论值和基准点倾斜传感器的理论值,确定挠度偏差,修正震后桥梁挠度测量值。通过简支梁与连续梁实验,验证测量震后桥梁挠度时,具有更高测量精度。     

基于无线倾角传感器的桥梁挠度测量研究

桥梁是现代交通运输网络中的重要组成部分,挠度是衡量其安全性的重要指标。本文在分析各种桥梁挠度测量方法的基础上,提出了应用研制的无线倾角传感器测量挠度的方法。首先,介绍了常用的测量挠度方法,并在倾角测量挠度机理的基础上,提出了采用两点法测量挠度的方法;其次,采用模块化方法设计了一种低功耗的无线倾角传感器节点,节点加载TI公司的MAC协议栈实现自组网、能够测量倾角值并将数据发送到协调器,协调器通过串口将数据发送到PC机,数据处理后显示挠度曲线;最后,通过实验验证了所提出的利用倾角测量挠度方法的实用性与可靠性。实验表明,采用无线倾角传感器实现对桥梁挠度测量,无需布线、简单方便,具有很好的应用前景。     

桥梁结构动态位移监测的误差修正

本文针对压力场连通管桥梁位移监测系统动态效应问题,根据连通管的基本原理,基于结构动力学理论,考虑结构振动对连通管内液体压强的影响,将结构振动引起的位移动态效应作为测量误差,建立了连通管动态压强理论计算公式,以及桥梁结构动态位移的误差修正计算公式,并进行了模型试验.理论计算值与试验值吻合较好,验证了理论公式的正确性.参数分析及2座背景桥梁计算显示,桥梁结构动态位移监测的误差修正量,与管道纵向布置倾角呈正相关关系,随测点至管道最高点加速度分布的总量增大而线性增大.研究结果对于提高桥梁健康监测系统动态挠度测量精度,准确评估桥梁结构工作性能,具有重要的意义.     

环境温度对桥梁结构动力特性影响的试验研究

本文以两跨钢-混凝土连续组合梁模型和刚架拱桥的环境振动测试为基础,分析了环境温度变化对桥梁动力特性的影响。结果表明:环境温度变化会引起桥梁动力特性的显著变化,同时温度变化对结构动力特性的影响受到桥梁边界约束条件的很大影响,此类测试和分析对桥梁健康监测与损伤识别具有借鉴意义。     

桥梁健康监测及诊断研究综述

本文分析了桥梁结构健康监测和诊断的必要性和紧迫性，对桥梁结构损伤探测的方法进行了详细的分类及论述。提出了桥梁健康监测和诊断的研究新领域——无线监测系统。最后指出了桥梁健康监测和诊断中存在的问题及发展趋势。     

实时测量桥梁挠度

本文介绍了一种实时测量桥梁挠度的方法。大量的实验分析数据表明：采用QY型倾角仪测量得到的桥梁挠度时程曲线有很高的精度，从而为桥梁的安全性评价和工程验收提供了可靠的依据。该方法真正实现了桥梁挠度的动态测量，避免了传统静态测量方法必须采取的封桥措施，提高了检测效率，工程应用前景广阔。     

QY型倾角仪瞬态反应测试方法的研究

本文介绍了QY型倾角仪的输入不同持续时间的单个半正弦流和单个方波情况下瞬态反应的测试方法及测试结果并与仿真结果进行了比较，证明了该仪器可用于动倾角和动态挠度的测量。     

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.     

一种Timoshenko裂纹梁的静力挠度分析方法

建立了一种Timoshenko裂纹梁的分析模型并且获得了闭合形式的挠度解析解。首先,在一致梁的理论框架下,通过引入δ函数模拟裂纹导致的局部柔度,建立用广义函数表示的Timoshenko裂纹梁的微分控制方程,进而得到挠度的闭合形式的解答;其次,根据线弹性断裂力学理论,利用转角及挠度突变与局部柔度系数的关系,建立Timoshenko裂纹梁的模型参数与裂纹深度的显式表示;最后,通过对裂纹深度与挠度、转角和曲率间关系的分析,总结了结构响应的损伤敏感性及其特征,并且通过与引入裂纹奇异单元的有限元结果进行比较,验证了本文所建分析模型及求解方法的正确性。研究结果表明,本文所建立的Timoshenko裂纹梁的分析模型,具有较高的计算精度和效率,在结构模型修正和损伤识别中具有良好的应用前景。     

大跨度连续刚构桥健康监测加速度传感器优化布置研究

本文以一座145m＋2×260m＋145m的大跨度连续刚构桥为背景,首先介绍了传感器优化配置算法、评估准则和安放位置的选择方法;其次,建立了该连续刚构桥的三维有限元模型,进行了环境振动试验,得到了桥梁的基本动力特性;再次,基于MAC矩阵和Fisher信息阵标准为理论基础的传感器优化布点算法,对桥梁健康监测加速度传感器布点方案进行了研究;最后结合该桥的实际情况,提出了加速度传感器优化布置方案。实时健康监测表明：基于本文的传感器布置方法实时监测能够获得该桥梁前10阶振型,可满足桥梁长期监测的需要。     

基于分布式应变监测的大跨度斜拉桥结构损伤探测

结构损伤具有典型的局部性质,通常表现为局部应变的异常。结构应变的分布式监测与损伤敏感特征分析,是实现大跨桥梁损伤探测与定位的理想途径之一。但是,由于环境噪声的影响,对分布式应变信号的监测往往不能准确反映结构出现的损伤状况。因此,提出了通过小波变换对分布式光纤测试的斜拉桥桥面应变分布进行多尺度分析的方法。这种方法可以克服分布式光纤应变监测信号受观测噪声和空间分辨率平均效应的不利影响,准确地确定空间域信号奇异点在桥面的位置。同时,在实验室建立了比尺为1∶150的模型斜拉桥。通过对斜拉桥数值模型与物理模型试验结果的分析和比较,验证了所提出方法的有效性。     

用于结构健康诊断的动静结合法及其试验验证

介绍了一种用于梁式结构的健康诊断方法,该方法以具有较高测试精度的低阶模态参数和静力测试参数为损伤识别量,适用于本构相同的多个结构或构件的健康诊断.具体实施中只选取少量结构作为样本,对其进行静、动力的联合测试,以获得静力、动力参数间的数学回归关系,依此关系对其余的结构仅通过动力测试便可获得等效于静力加载法的健康诊断效果.以12个不同损伤程度的钢桁架结构为试验对象,对其静、动参数的相关性进行了研究.结果表明,桁架的静力刚度和一阶固有频率与桁架的损伤程度密切相关,二者可作为标识桁架损伤的静、动参数.静、动参数对桁架的损伤程度指示明确,规律是损伤越大,静、动参数值越小.采用最小二乘法建立了桁架静、动参数间数学关系式,说明梁式结构的静、动参数密切相关,动静结合法可行.     

基于局部测点模态测试的简支梁桥承载刚度评定试验研究

快速可靠地检测服役桥梁的承载刚度对保障道路交通线路的安全运营具有重要意义。文章提出一种基于局部测点模态测试的简支梁桥承载刚度评定方法,并以某实际工程中一座简支梁桥为试验对象,对所提方法的可行性和准确性进行验证。设计传统桥梁荷载试验的中载和偏载加载方案,测得各工况下简支梁桥跨中截面的实测静挠度,基于环境激励进行联合测点模态试验和局部测点模态试验,预测简支梁桥跨中截面的模态挠度,并结合桥梁理论挠度计算结构挠度校验系数。结果表明：中载、偏载工况下联合测点模态试验预测的跨中截面模态挠度与静载试验跨中截面实测静挠度的相对误差最大不超过5.7%,基本满足工程精度的要求;联合跨中截面测点和桥面加载点测点的联合测点模态试验能够准确评估桥梁的承载刚度;仅在跨中截面布置传感器的局部测点模态试验预测的模态挠度基本等价于联合测点模态试验预测的模态挠度,两者的相对误差小于2%,局部测点模态测试预测的跨中截面挠度校验系数与静载试验的实测挠度校验系数相比具有很好的一致性。     

基于现场测试的斜拉桥有限元模型修正

由于多年使用,桥的结构材料等都已经发生变化,因此在研究桥的当前工作状态时,必须依照现场测试结果,将初始模型修正为符合现阶段实际情况的有限元模型。本文以黄河胜利大桥为工程背景,根据设计资料建立了该桥初始有限元模型,用ANSYS通用软件开发了索力修正程序,该程序通过调整拉索的初始应变和附加质量块,使模型索力与设计索力之间误差在5％以内。计算发现,有限元模型中的施工顺序对成桥状态有着很大影响,应通过单元生死技术进行施工模拟。本文以各级加载工况下挠度、索力的变化情况作为控制目标,最终建立了能够反映加载工况下挠度变化、索力变化的黄河胜利大桥基准有限元模型,为今后监测桥的索力变化情况进而了解整座桥的工作状态奠定了基础。     

声发射技术在桥梁结构健康监测中的应用研究进展

声发射技术作为一种被动的、动态的监测手段,在工程和材料领域得到了广泛的应用,正日益受到桥梁结构健康监测研究者的关注。本文回顾了近年来国内外基于声发射技术的桥梁结构健康监测研究状况。首先,简要介绍了声发射的基本原理和声发射信号处理方法;其次,详细分析了声发射技术在桥梁结构健康监测中的研究成果,包括钢筋混凝土桥、钢结构桥、桥梁结构关键构件和无线声发射传感器及其网络等;最后,分析了声发射技术在桥梁结构健康监测领域应用中存在的一些问题,并对声发射技术的应用前景进行了探讨。