何永琦[1]2004年在《高墩桥墩顶位移现场监测系统的研发》文中认为中国的西部地区,多处于大山大河的地区,地形起伏,沟壑交错,山岭纵横,所以高墩桥甚多。由于该类桥梁的桥墩较高,相对于一般桥梁而言,其危险性更大,因此对该类桥梁的高墩顶端位移进行监测尤为重要。与此同时,随着桥梁安全监测不断地向自动化、智能化的方向发展,这就要求监测系统能够全天候自动地运作,并且能够与远程监控中心进行通信,提供实时有效的数据。为此,本课题以重庆市向家坡立交桥IV匝道的10号高墩顶端位移以及其它相关监测参数为研究对象,开发一套现场监测系统,对研究桥梁状态安全监测具有深远的意义。本文首先阐述了对向家坡立交桥IV匝道10号高墩顶端位移进行监测开发一套现场监测系统的重要意义,分析了国内外高墩位移监测的各种手段,进而提出了利用倾斜传感器为手段进行探索的优点和可能性。在挠度力学模型的理论基础下,推导了倾斜角度与桥墩位移的关系方程,为利用倾斜传感器测量桥墩位移奠定了理论基础。根据监测要求以及向家坡立交桥的具体环境,对现场监测系统进行了总体的分析和设计。整个系统采用了两层监控物理网络,利用了现场总线和以太网络技术,为系统实现现场监测和并入上层信息系统奠定了基础。与此同时,根据功能需求,在软件体系上设计了各功能模块实现采集、存储以及数据传输的需要。现场系统的开发采用系统集成的方法,这不但有利于集世界上优秀产品和技术之长,寻求最优方案,以达到最优化效果,而且大大节省了开发的时间。在系统集成中,详尽论述了各器件的选型和接口技术以及抗干扰等集成中的关键问题。软件的构建采用了软件工程中模块化的设计开发思想。根据系统提出的功能,对系统软件的各功能模块进行开发,其中包括TCP/IP通信模块、时钟模块、存储空间管理模块、现场设备通信控制模块、主程序控制应用模块以及远程接口等。为了验证系统,对整个监测系统进行了长时间的实验室调试,模拟现场设计布线,采集各种数据,实现各种功能控制。而且对重要器件(倾斜传感器)的关键性能进行了测试。最后,把系统安装到现场,对向家坡IV匝道10号高墩顶端位移以及其它有关参数进行监测,通过远程上位机实现对现场监测系统的控制。经过数据处理和分析,系统有效地实现了高墩桥墩顶位移等参数的状态监测。
陈世民[2]2011年在《桥梁监测系统中海量数据分析理论与应用》文中研究指明对于桥梁受到意外损伤或新桥投入使用时的安全评估,常规的桥梁荷载试验检测具有积极的意义。但其有需中断交通、间断性、重复花费大量的人力物力财力的缺点。目前,桥梁的远程监测是国际桥梁健康监测研究的热点,具有安全、连续、实时、及时预警预报的优点。为取代传统的定期或不定期的安全检测,对桥梁(尤其是大跨径桥梁)建立健康监测系统,对于桥梁的监控与评估、设计验证等,具有重要意义。本文针对桥梁健康监测中的海量数据处理问题,提出了适合于桥梁远程监测的K线技术指标法、K线随机数据序列预测法和基于有限测点的快速计算方法。本文是国家科技攻关项目“大型桥梁安全远程实时监测成套技术开发示范”(2002BA105C)中的相关研究内容的一部分,是在整理有关研究成果及运行数据的基础上完成的。论文的主要内容有:1、桥梁远程智能集群监测系统方案设计。作为项目的主要研究人员之一,参与并完成了叁座大桥各监测子系统的方案设计,确定了各监测系统的传感器种类、位置、数量、精度和量程范围。文中详细介绍了叁座桥梁健康监测系统中的多个监测子系统和本项目开发的多种新型传感器。详细说明了集群监测中心的软硬件方案、各现场监测系统方案和远程传输方案的结构、功能和要求。2、为解决桥梁健康监测中的实时快速计算问题,提出了基于有限个位移监测点信息的快速计算方法。详细阐述了其理论原理,研制和开发了相关软件,成功地应用于叁座桥梁的健康监测中,实现了桥梁健康监测的快速计算和实时评估。3、针对桥梁健康监测系统中的海量数据处理问题,首次提出将证劵分析中的K线图应用于桥梁健康监测的思想,详细阐述了K线图应用于桥梁健康监测系统的方法和过程。4、在K线图的基础上,针对桥梁健康监测自身的特征,创建了动向指标、承载度指标、异常度指标、差异度指标等多个评价指标,将其应用于叁座桥梁健康监测的安全评价中,很好地描述了监测参数(如挠度、应变、温度等)的变化规律和发展趋势。5、对现有的灰色模型进行改造,成功地对K线技术生成的时间序列,特别是最大值、最小值等时间序列进行灰色预测,获得了令人满意的预测精度。针对桥梁健康监测K线数据在时间上的非等间距性,提出一套较为完善的非等间距数据建模方法。在此基础上,编制了主要预测流程的详细流程图。基于有限个测点信息的快速计算方法提供了在桥面荷载未知的情况下,通过监测有限个测点的位移来计算全桥位移、应变、应力的方法,可满足桥梁健康在线监测快速计算的要求。K线技术指标法、K线随机数据序列预测法具有数据存储量小、适合于多类型桥梁和多类型监测参数的优点,易于开发出通用的桥梁健康监测系统,为桥梁健康监测注入了新的思路,具有广阔的应用前景。
贾润中[3]2014年在《多跨PC刚构—连续梁组合体系桥梁施工监控研究》文中提出PC刚构-连续梁组合体系桥梁综合了连续刚构桥和连续梁桥的优点，在力学性能、使用功能和地形适应性方面具有一定的优越性。为确保其施工全过程的安全及成桥线形和内力满足设计要求，必须对其施工全过程进行适当的监测和控制。因此，开展PC刚构-连续梁组合体系桥梁的施工监控具有重要的工程应用价值。本文以某特大桥为工程实例，开展PC刚构-连续梁组合体系桥梁的施工全过程监控研究，研究的主要内容有：（1）运用两种不同的有限元软件建立了某特大桥的有限元计算模型，并结合桥梁的实际材料特性和边界条件修正了计算模型，为后续施工全过程分析和施工监控工作奠定了基础；根据大桥的实际施工过程，进行了施工全过程的有限元分析，计算结果为制定该桥梁的施工监控方案和预拱度设置提供理论依据。（2）详细介绍施工监控系统建立的原则与依据，根据刚构-连续梁组合体系桥梁的特点制定了某特大桥施工监控系统的主要内容，并详细分析其施工监控的实施细则问题，对大桥的施工质量和施工安全做出了详细的要求。（3）对比分析实测数据和理论数据，运用反演分析进行参数识别，进而修正有限元模型使其与实际施工的桥梁结构相吻合；结合实测数据和理论数据的分析了解已施工梁段的状况，运用自适应控制法指导后续梁段的标高和应力控制，最终确保某特大桥施工全过程的安全、成桥线形和内力状态满足设计要求。
郑斐[4]2014年在《考虑地基影响的高桥墩稳定及水平位移实用计算方法》文中指出本学位论文以中交集团特大科技研发项目《山岭区资源节约型高速公路建设关键技术研究》的子课题《山区桥梁高墩形式比选及稳定性研究》为背景，旨在通过高桥墩稳定性分析及水平位移理论方法，寻求影响高桥墩稳定性的敏感性参数及内在规律，建立考虑地基影响的高桥墩稳定及水平位移实用计算方法；并以有限元分析、室内模型试验研究和依托工程现场监测为手段，验证分析高墩稳定性、计算长度和墩顶水平位移的计算方法。本文指出稳定计算和水平位移计算问题在高墩桥梁设计中具有重要意义，特别是在计算长度系数对偏心距增大系数影响较大，而我国现行桥梁规范有关条文相比英、美规范较为粗略，且取值未包含“偏保守采用值”。同时，墩顶水平位移的计算至今在多种计算方法之间还存在较大出入。本文回顾了桥墩稳定、水平位移和墩型比选的发展及研究现状，梳理了桥墩的分类形式，介绍了多种桥型中桥墩或桥塔的基本情况。调研了我国近年建成的6条不同地域山区高速公路中高桥墩的应用情况，统计分析了213座桥梁中817个高墩样本，总结了4种较常见桥墩墩型的适用高度区间。本文基于能量原理，推导了高桥墩在施工阶段自重以及运营阶段墩顶集中竖向荷载作用下临界稳定荷载的近似求解公式。分析了四种桥墩在不同截面参数、不同墩高条件下的稳定性，结果显示各墩型一阶稳定安全系数50～60米范围内降低较快，60～90米降幅区域平缓；薄壁空心墩稳定安全系数明显高于其他叁类墩型，尤其是在60～90米区间范围内其稳定性优势明显。基于有限元法，对依托工程进行了两类稳定分析，结果显示：考虑二类非线性影响时，计算结果都比特征值低，说明线性稳定分析求得的结果不保守，是极限承载力的上限；非线性稳定分析结果得到的稳定安全系数均大于1.58，满足稳定安全要求；系梁设置数量对算例中双柱式墩的面内稳定并非呈单调增长。本文研究了不同边界约束条件下高墩的计算长度，提出了不同状态下高墩计算长度系数的计算方法。考虑桥墩的几何非线性，推导了桥墩不同边界条件下一阶失稳临界力的计算公式，并利用欧拉公式得到其计算长度系数。其中，本文公式在弹性地基裸墩施工阶段、成桥运营阶段刚性地基状况下、成桥运营阶段弹性地基状况下计算值与规范规范规定值相比，偏差均小于1%。本文给出了不同边界约束条件下高墩受力变形的形函数，基于势能驻值原理，针对墩顶位移进行了分析。针对给出的墩身形函数，研究了地基弹性约束条件、无墩顶约束等不同条件下墩顶水平位移的计算公式，并在该基础上，给出了刚性基础有墩顶约束时，计算高墩墩顶水平位移的实用公式。本文研究成果不但可在桥梁设计阶段，为确定合理桥高范围、桥墩形式以及受力状态提供技术支持，还可为下一步规范有关条款的修订工作提供依据。
鲁四平[5]2013年在《软土深基坑开挖下铁路桥梁力学性能及安全监测研究》文中进行了进一步梳理摘要：大型综合交通枢纽的建设,加剧了站房改造深、大基坑开挖与既有线运营的矛盾。为缓解矛盾、缩短工期、降低成本,线下深基坑与其他区域深基坑同步开挖的“一步走”模式应运而生。该模式要求为线下深基坑开挖设计特殊桥梁,深基坑开挖使得桥梁结构的边界条件不断变化,导致列车-轨道-桥梁-基坑这一庞大系统的静力、动力相互作用。为确保“一步走”模式的安全实施,对这种具有强时变特征的时变系统的力学性能进行研究显得非常迫切和重要。目前,国内外尚没有针对这种强时变系统的相关研究。鉴于此,本文以宁波南站交通枢纽改建工程为背景,对软土深基坑开挖条件下宁波南站新型铁路桥(以下简称宁波桥)的静、动力学性能及其在施工和运营过程中的安全监测技术进行了研究。主要研究内容和取得的成果如下：1.比较了“一步走”和传统“两步走”施工模式的优劣,对软土深基坑开挖条件下,列车-轨道-桥梁大系统的相互作用及安全监测、信号处理等方面的研究现状进行了系统回顾。2.采用实体单元模拟道床建立了轨道-桥梁有限元模型,探讨了土与结构相互作用的有限元模拟方法,提出了土弹簧竖向刚度的计算公式,研究了桥下深基坑开挖过程中恒载、温度等对其力学性能的影响,确定了桥两侧基坑开挖不同步的允许深度差限值,为施工和行车安全提供了依据。3.采用接触单元模拟轮轨作用,基于ANSYS建立了考虑桥下深基坑开挖的列车-轨道-桥梁大系统模型。以APDL编制了“位移耦合法”系统非线性动力响应分析程序、“位移耦合法”结合“动态特征值法”非线性动力稳定性分析程序。以宁波桥为例,对其在深基坑开挖条件下的动力特性、车桥响应和动力稳定性进行了分析,验证了程序的有效性。4.提出了强时变概念,明确了强时变铁路桥梁安全监测系统的基本特征,确立了监测系统设计的指导思想和原则,确定了分批安装、分步实施、阈值动态变化的监测系统建设方案,并对该安全监测系统组成、监测内容及仪器选取等问题进行了探讨。5.建立了具有信号采集、处理、报表生成、报警等功能的宁波桥自动化安全监测系统,自主研发了动力监测系统的控制软件和信号分析处理软件,实现了该桥监测信号的在线、高效处理。6.分析比较了宁波桥安全监测系统实测值与有限元计算结果,验证了本文建立的考虑桥下深基坑开挖的列车-轨道-桥梁大系统有限元模型的合理性。监控期间,该桥各项监测指标安全可控且运营状态良好。本文研究成果为枢纽改建工程实现“一步走”模式的成功运用提供了重要的实测数据和有力的技术支持。
张通[6]2008年在《大跨刚构—连续梁桥的全寿命性能监测与分析》文中研究指明施工监控、荷载试验及运营健康监测是大型桥梁结构从施工到运营期间不可或缺的组成部分,分别为桥梁的设计、施工、使用和维修决策提供性能、状态信息和科学依据。叁者在时间上顺次衔接,在监测内容、监测手段、技术路线上有相同之处,在监测设备及监测信息上有共享内容。将叁者综合考虑进行叁位一体设计、建立桥梁全寿命监测系统,无论是从经济角度还是从监测系统的完整性、监测信息的衔接等方面来说,均是最合理的。本文综合分析了国内外大型桥梁监测系统及性能分析、安全评定研究现状,以东营黄河公路大桥为工程依托,提出、设计和实现了大跨度刚构-连续梁桥施工监控、荷载试验及运营健康监测等叁位一体的全寿命监测系统,比较深入系统地分析了各阶段的监测数据与结构状态性能,解决了一些相关的关键科学技术问题。主要研究内容如下:第一,本文提出、规划和设计了刚构-连续梁桥的全寿命监测系统。通过对监测系统方案进行成本-投资分析,确定了桥梁全寿命监测系统的目标、功能要求与设计准则;在此基础上,分施工监控、荷载试验及运营健康监测等叁个阶段详细介绍了刚构-连续梁桥全寿命监测的项目与内容,对传感器尤其是应变及温度传感器的选型原则及标准进行了说明,对测点优化选取问题进行了分析;立足于元件共享及信息共享,规划、分析、设计和实现了全寿命监测建成系统。第二,针对关键内力及线形控制目标,进行了桥梁施工过程力学状态参数敏感性分析。从混凝土材料特性、预应力及预应力损失、构件几何特性、施工临时荷载、环境条件几个方面共选取了15个状态参数,分析了它们的变异性。根据施工过程及长期运行状态下结构线形顺适及内力均匀合理的总体要求,确定了施工与成桥状态的4个控制目标。通过调整状态参数并进行大量的结构计算,得到了控制目标值并对其进行了归一化处理,分析了控制目标对于各状态参数的敏感程度,最终确定了不同控制目标下的主要状态参数及次要状态参数。基于混凝土材性实验,利用混凝土主要参数的实验值对结构模型直接进行修正,并利用静载试验及模态实验检验了该模型修正方法的有效性。第叁,将灰色控制理论、卡尔曼滤波法及神经网络方法引入到主梁悬臂施工线形控制中,并对叁者的线形控制效果进行了比较分析。将各梁段的挠度数据理论值与实测值的比值、差值分别作为状态变量建立灰色系统模型,根据数据预处理方式、模型反馈校正方式的不同,共建立8种灰色系统模型分别进行挠度预测及线形控制,比较东营黄河公路大桥3个“T构”施工监控的实测数据,对8种模型的控制效果进行了比较分析。将梁段挠度作为状态变量,引入了一个遗忘因子,进行了自适应卡尔曼滤波,通过一步预测进行线形控制。根据现场经验及观测数据分析,建立了一个BP神经网络模型进行挠度偏差预测。将8种灰色理论模型中控制效果最好的差值型-预处理数据-新陈代谢GM(1,1)模型与卡尔曼滤波及神经网络模型进行了比较分析。第四,对大型刚构-连续梁桥的温度及温度效应进行了全面、系统的分析。在施工过程中,选取典型断面进行了温度场试验,并对最大悬臂状态的T构主梁的线形进行了同步观测,总结了温度梯度及其两个主要参数的变化规律,将叁维温度场问题简化为一维温度梯度问题。对运营监测系统记录的季节温度及温度梯度进行了概率统计分析,并拟合了它们的概率密度函数;对两者标准值引起的结构应力效应与规范规定的温度梯度模式效应进行了对比,进一步将季节温度和温度梯度的组合效应与设计汽车荷载效应进行了比较。以温度作为输入矢量,以模态频率作为输出矢量,建立了基于单截面温度分布和多截面温度分布的两种BP神经网络模型,进行拟合及预测效果的对比分析。对同一地区的气象温度数据进行了分析,将气象温度与监测系统记录的温度数据的统计参数进行了对比。第五,基于监测系统记录的多类别监测信息和蒙特卡罗法,对大型刚构-连续梁桥全寿命期间的时变可靠度进行了定量分析。在结构抗力方面,对28天混凝土强度进行了统计分析及K-S假设检验,确定了其服从的概率分布函数;基于应力时程曲线,对结构的疲劳损伤进行了分析,进而对既有混凝土强度经时变化模型进行了修正。在恒载效应方面,对应变的实测值与理论值的相对偏差进行了统计分析。在活载方面,对作用于结构的车辆数及车重进行了分析、假设检验,确定了其概率分布规律。结合温度数据的统计分析结果,进行了基于监测荷载和基于设计荷载两种荷载模式的结构失效概率数值模拟计算,对比分析了两种荷载模型下的主要失效区域、失效概率大小,对失效原因进行了阐述,并分析了可靠度的时变性。
江祥林[7]2008年在《中小跨径RC梁桥技术状态评估研究》文中研究说明由于现有我国桥梁多为30年左右的混凝土桥,设计、施工的缺陷和长期使用过程中的损伤、老化或灾害逐渐暴露出来:混凝土结构的开裂、锈蚀、承载力不足等诸多问题严重影响了现有路网结构的使用寿命周期和结构安全,加强技术投入,实施对现有结构的安全性能评判和实时监控,利用现代结构诊断手段对营运中的桥梁结构进行有效检测、结构评价和投资决策管理显得尤为必要。同时,我国桥梁管理系统的研究起步较晚,管理经验与历史数据相对较少,桥梁评估方法单一,经验性和主观臆断性对评估结果的影响程度过大。基于此,本文以RC梁桥为研究对象进行状态评估系统研究。主要完成了以下几方面内容:根据对现有桥梁病害与缺陷的分析结果,本文按照可操作性、代表性、灵敏性等指标确定原则建立了具有层次结构的RC梁桥技术状态评价指标体系,考虑了“桥龄”、“环境”等现有规范无法考虑的外在因素。并相应给出了各评价指标的取值参考标准,确定了其在评估系统中的知识表示形式和有关的模糊化隶属度函数形式。结合模糊理论和神经网络方法,建立了RC梁桥状态评估系统CBCSAS的总体框架,该系统按模块化方式设计,包括数据库管理模块、检测模块、结构评估模块、主因识别模块和病害优先等级评判模块。作为方法的移植,本文在进行桥梁状态评估系统研究时,有机地将神经网络与模糊理论结合起来,并根据工程实际进行网络结构拓展和算法改进,使之能满足桥梁工程的应用要求。最后应用Visual C++程序语言实现了RC梁桥状态评估系统CBCSAS。通过提取具体实桥样本进行系统学习训练和检验,得到了可行的RC梁桥状态评估系统CBCSAS,验证了模糊理论与神经网络技术等人工智能技术应用于桥梁结构状态评估领域的可行性与可靠性。最后,关于本文进一步工作的方向进行了简要的讨论。
参考文献：
[1]. 高墩桥墩顶位移现场监测系统的研发[D]. 何永琦. 重庆大学. 2004
[2]. 桥梁监测系统中海量数据分析理论与应用[D]. 陈世民. 重庆大学. 2011
[3]. 多跨PC刚构—连续梁组合体系桥梁施工监控研究[D]. 贾润中. 长安大学. 2014
[4]. 考虑地基影响的高桥墩稳定及水平位移实用计算方法[D]. 郑斐. 长安大学. 2014
[5]. 软土深基坑开挖下铁路桥梁力学性能及安全监测研究[D]. 鲁四平. 中南大学. 2013
[6]. 大跨刚构—连续梁桥的全寿命性能监测与分析[D]. 张通. 哈尔滨工业大学. 2008
[7]. 中小跨径RC梁桥技术状态评估研究[D]. 江祥林. 长沙理工大学. 2008