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自激非平稳振动数据驱动的拉索动力性能表征

振动工程学报 2024年第4期37卷 539-547页

作者：赵瀚玮丁幼亮李爱群张小楠王智文东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京210096 东南大学土木工程学院江苏南京210096 北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心北京100044 深圳高速工程顾问有限公司广东深圳518049

跨海斜拉桥的拉索在非极端风环境下会产生自激振动,基于现代监测与数据分析技术可即时把握拉索自激振动的数字特征,并以此反映拉索的实时动力性能。根据某跨海大桥主航道斜拉桥拉索振动加速度长期监测数据中的共性特征,提出基于振动加... 详细信息

跨海斜拉桥的拉索在非极端风环境下会产生自激振动,基于现代监测与数据分析技术可即时把握拉索自激振动的数字特征,并以此反映拉索的实时动力性能。根据某跨海大桥主航道斜拉桥拉索振动加速度长期监测数据中的共性特征,提出基于振动加速度时间序列信号上包络线高斯混合模型和频域功率谱的拉索风致自激振动非平稳段自动提取方法。提出基于各自激振动非平稳时间序列进行主导频率识别,并采用带通滤波后的最后1个下降段数据进行阻尼比识别的策略,排除了振动幅值上升段环境风自然激励带入能量对阻尼比识别的干扰。基于各自激振动非平稳段主导频率-阻尼比的识别结果,通过对频率值进行聚类,得到各阶模态对应的模态频率-阻尼比数据簇。根据阻尼比数据的离散、偏态特征提出采用对数正态分布模型的e^(μ)和其累积分布函数的分位值来描述拉索阻尼比统计规律。采用各数据簇的频率质心以及阻尼比概率特征参数作为表征拉索动力性能当前状态的指标。针对背景工程的主要结论包括:桥梁拉索振动加速度信号噪声强、干扰大,在动力特征分析时须排除类似干扰;桥梁拉索的自激振动加速度幅值最高已超过3000 mm/s^(2),振动幅度较大;桥梁拉索的阻尼比平均水平约为0.03%,与设计规范推荐值相比偏低。

关键词：结构健康监测桥梁拉索自激振动动力性能表征非平稳行为

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车辆荷载-桥梁效应数字建模与系统状态监控

东南大学学报（自然科学版） 2022年第2期52卷 203-211页

作者：赵瀚玮丁幼亮李爱群任昭昭东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096 东南大学土木工程学院南京210096 北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心北京100044

智能提取并分析了结构车致应变与桥上车辆荷载的特征参数.采用混合高斯模型分别建立车致应变幅值和总质量5 t以上车辆荷载参数的概率密度模型,确定其在统计意义上的重车簇.以车辆最大轴荷和车致应变幅值的重车簇概率特征值为基础,建立... 详细信息

智能提取并分析了结构车致应变与桥上车辆荷载的特征参数.采用混合高斯模型分别建立车致应变幅值和总质量5 t以上车辆荷载参数的概率密度模型,确定其在统计意义上的重车簇.以车辆最大轴荷和车致应变幅值的重车簇概率特征值为基础,建立车辆荷载与车致应变关系映射数字模型,并根据朴素贝叶斯理论对其进行相关性增强处理,进而提出了一种反映车-桥系统物理状态的重车超载与结构开裂预警方法.结果表明:对于江苏境内的沈海高速公路,总质量5 t以上的最大轴荷数据更适用于挖掘与结构车致应变幅值的潜在相关性,两者重车簇的均值关系映射及车致应变重车簇95%保证率累积分布函数分位值可分别用于感知重车作用下桥梁的超载与开裂风险.

关键词：结构健康监测动态称重车致应变数字模型状态监控预警

考虑异常监测数据影响的桥梁拉索振动频率识别方法研究

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基于小波包分析的Benchmark结构损伤预警试验研究

中南大学学报（自然科学版） 2023年第12期54卷 4870-4881页

作者：钟国强柳尚徐润丁幼亮宋杰鞠翰文邓扬山东省交通规划设计院集团有限公司山东济南250101 东南大学土木工程学院江苏南京210096 北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044

针对桥梁健康监测系统中包含大量异常监测数据的现象,提出考虑异常监测数据影响的桥梁拉索振动频率识别方法.首先,根据正常监测数据的功率谱密度函数的分布特征,确定拉索振动频率的近似频带区间,进而采用峰值拾取法自动化获取近似频带... 详细信息

针对桥梁健康监测系统中包含大量异常监测数据的现象,提出考虑异常监测数据影响的桥梁拉索振动频率识别方法.首先,根据正常监测数据的功率谱密度函数的分布特征,确定拉索振动频率的近似频带区间,进而采用峰值拾取法自动化获取近似频带区间内的拉索振动频率初始识别值.其次,利用前三阶频率建立三维空间密度聚类模型,进而采用聚类模型检测并剔除频率初始识别值中的异常值.利用外滩大桥的拉索加速度监测数据对所提方法进行验证.分析不同类型异常监测数据对拉索频率识别值的影响,考察不同维密度聚类模型对频率异常识别值的检测准确率.研究结果表明:异常监测数据严重干扰了拉索振动频率的准确识别;三维空间密度聚类模型对拉索振动频率异常识别值的检测准确率达到了98%以上,且剔除异常识别值后的拉索频率与环境温度呈现合理的相关性.

关键词：结构健康监测频率识别拉索异常数据密度聚类

来源：博看期刊评论

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工程力学 2008年第11期25卷 128-133,140页

作者：丁幼亮李爱群东南大学土木工程学院南京210096

在基于小波包能量谱的结构损伤预警方法基础上,开展了Benchmark结构损伤预警的试验研究。通过Benchmark试验模型模拟结构的多种损伤状态,并采集模型在结构损伤前后的动力响应,在此基础上计算了结构损伤预警的小波包能量谱及其损伤预警... 详细信息

在基于小波包能量谱的结构损伤预警方法基础上,开展了Benchmark结构损伤预警的试验研究。通过Benchmark试验模型模拟结构的多种损伤状态,并采集模型在结构损伤前后的动力响应,在此基础上计算了结构损伤预警的小波包能量谱及其损伤预警指标。试验结果表明:基于小波包能量谱的结构损伤预警指标具有良好的损伤预警能力,可以准确地判定结构初期损伤的发生。

关键词：结构损伤损伤预警小波包分析小波包能量谱 Benchmark结构

小波包分析和信息融合在结构损伤预警中的联合应用

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工程力学 2010年第8期27卷 72-76页

作者：丁幼亮李爱群邓扬东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京210096

为提高环境激励下结构损伤预警的准确性,将信息融合技术引入到基于小波包分析的结构损伤预警方法中。采用D-S证据理论对环境激励下识别的小波包能量谱进行多源信息融合得到改进的小波包能量谱,并进而计算结构的损伤预警指标。ASCE Bench... 详细信息

为提高环境激励下结构损伤预警的准确性,将信息融合技术引入到基于小波包分析的结构损伤预警方法中。采用D-S证据理论对环境激励下识别的小波包能量谱进行多源信息融合得到改进的小波包能量谱,并进而计算结构的损伤预警指标。ASCE Benchmark结构损伤试验结果表明:1)环境激励下基于小波包分析和信息融合的结构损伤预警方法具有良好的损伤预警能力,可以准确地判定结构初期损伤的发生;2)D-S证据理论能够对环境激励下的小波包能量谱识别样本抽取有效信息,获得准确性和鲁棒性更好的识别结果,较适合于工程结构的实时损伤预警。

关键词：结构损伤预警小波包分析小波包能量谱信息融合结构健康监测

新型低损伤自复位混凝土框架节点试验及性能优化研究

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地震工程学报 2023年第3期45卷 634-641页

作者：耿方方丁幼亮李亚东刘威南京工程学院江苏南京211167 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京210096 河南工业大学河南郑州450001 上海宝冶集团有限公司上海200941

提出一种带可更换软钢阻尼器的低损伤自复预制混凝土(LDSCPC)框架节点,并针对该节点在地震作用下的抗震性能、更换阻尼器后的性能恢复等开展足尺试件的拟静力试验。在节点试验基础上,基于ABAQUS精细化有限元模型进行该节点关于螺栓预紧... 详细信息

提出一种带可更换软钢阻尼器的低损伤自复预制混凝土(LDSCPC)框架节点,并针对该节点在地震作用下的抗震性能、更换阻尼器后的性能恢复等开展足尺试件的拟静力试验。在节点试验基础上,基于ABAQUS精细化有限元模型进行该节点关于螺栓预紧力、水平和竖向耗能条尺寸的参数化分析及优化设计。研究表明,软钢阻尼器LT12的滞回特性和承载能力是最优异的,而LT14是耗能最好的;增加阻尼器耗能条的尺寸和厚度能分别提高LDSCPC框架节点在加载早期和变形较大时的耗能性能。较大的螺栓预紧力能明显提升LDSCPC框架节点的耗能能力,当预紧力为155 kN时,软钢阻尼器几乎达到理想的耗能性能。

关键词：软钢阻尼器低损伤自复位拟静力试验优化设计

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钢箱梁焊接细节基于长期监测数据的疲劳可靠性评估:疲劳可靠度指标

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土木工程学报 2012年第3期45卷 86-92,181页

作者：邓扬丁幼亮李爱群长沙理工大学湖南长沙410004 东南大学江苏南京210096

提出基于长期监测数据的钢箱梁焊接细节疲劳可靠度的评估方法,并以润扬大桥悬索桥和斜拉桥钢箱梁顶板-U型肋焊接细节为对象开展应用研究。首先,建立疲劳损伤极限状态方程并讨论方程中各个参数的概率分布特性,在此基础上,采用最优化方法... 详细信息

提出基于长期监测数据的钢箱梁焊接细节疲劳可靠度的评估方法,并以润扬大桥悬索桥和斜拉桥钢箱梁顶板-U型肋焊接细节为对象开展应用研究。首先,建立疲劳损伤极限状态方程并讨论方程中各个参数的概率分布特性,在此基础上,采用最优化方法进行疲劳可靠度的求解,得到疲劳可靠度指标随服役时间增长的变化规律和日循环次数Nd的随机性对可靠度的影响。最后重点研究疲劳荷载效应增长对可靠度的影响,并据此提出对大桥日常运营管理的建议。结果表明:①将Nd作为随机变量处理是偏安全的,且Nd的随机性对斜拉桥焊接细节可靠度影响要较悬索桥更为显著;②悬索桥焊接细节的疲劳可靠度明显低于斜拉桥;③考虑疲劳荷载效应的增长会显著减小两桥焊接细节的疲劳可靠度;④为了得到钢箱梁焊接细节在服役期内的疲劳可靠度的准确评估,对其进行长期的应变监测是必要的。

关键词：钢箱梁疲劳荷载效应可靠度评估大跨桥梁结构健康监测

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空间网架结构形状记忆合金隔震研究

工程力学 2010年第9期27卷 86-93,101页

作者：陈鑫李爱群丁幼亮刘涛东南大学土木工程学院南京210096 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096

利用形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)的独特性能研制合适的隔震装置是SMA在隔震领域应用的关键之一。该文设计了一种超弹性SMA隔震支座;推导了该支座的理论力学模型,建立了它的有限元模型,运用理论模型进行数值模拟并与有限元结... 详细信息

利用形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)的独特性能研制合适的隔震装置是SMA在隔震领域应用的关键之一。该文设计了一种超弹性SMA隔震支座;推导了该支座的理论力学模型,建立了它的有限元模型,运用理论模型进行数值模拟并与有限元结果进行了对比;针对所设计的SMA隔震支座,提出了简易的SMA隔震设计方法,对某空间网架结构进行了隔震设计与分析。结果表明,该文设计的SMA隔震支座能有效降低网架结构地震响应。该文的研究为控制空间网架结构的地震响应提供了可行的方法。

关键词：形状记忆合金超弹性隔震空间网架结构地震响应

润扬大桥悬索桥模态频率-温度的季节相关性研究及其应用

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工程力学 2009年第9期26卷 50-55页

作者：孙君李爱群丁幼亮邓扬东南大学土木工程学院江苏南京210096

为了建立"环境条件归一化"的结构损伤预警方法,该文对润扬大桥悬索桥236d的模态频率与温度实测数据进行了季节相关性研究。分析结果表明:润扬大桥悬索桥高阶振型的模态频率与温度具有明显的季节相关性,其模态频率日平均值随着温度日平... 详细信息

为了建立"环境条件归一化"的结构损伤预警方法,该文对润扬大桥悬索桥236d的模态频率与温度实测数据进行了季节相关性研究。分析结果表明:润扬大桥悬索桥高阶振型的模态频率与温度具有明显的季节相关性,其模态频率日平均值随着温度日平均值的升高而降低,并且在一年中可以发生约1.5%―2.0%的变化。在此基础上采用6次多项式模型对高阶模态频率-温度进行了统计建模,并采用均值控制图法对模态频率的异常变化进行了统计模式识别。分析结果表明:运用该方法可以有效地消除温度的季节变化对悬索桥实测模态频率的影响,较好地分离出结构损伤引起的模态频率异常变化,这是防止悬索桥结构损伤预警出现误判的必要手段。

关键词：结构健康监测结构损伤预警模态频率季节相关性动力特性悬索桥