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融合机器视觉的桥梁动态称重方法

吉林大学学报（工学版） 2024年第1期54卷 188-197页

作者：龙关旭张修石辛公锋王涛杨干山东高速集团有限公司创新研究院济南250101 长安大学公路学院西安710064 山东省高速公路技术和安全评估重点实验室济南250101

为了进一步提升现有的桥梁动态称重技术,提出了一种融合机器视觉的桥梁动态称重系统。首先,利用机器视觉算法对车辆进行识别和追踪;其次,对车辆作用下的桥梁响应监测信息进行处理;然后,利用虚拟简支梁理论对轴重、轴距进行识别;最后,通... 详细信息

为了进一步提升现有的桥梁动态称重技术,提出了一种融合机器视觉的桥梁动态称重系统。首先,利用机器视觉算法对车辆进行识别和追踪;其次,对车辆作用下的桥梁响应监测信息进行处理;然后,利用虚拟简支梁理论对轴重、轴距进行识别;最后,通过模拟分析和室内试验的方式对本文方法的准确性进行检验。结果表明:本文方法在多种工况下,对车辆的轴重、轴距都具有较好的识别效果;轴重、轴距、总重识别平均相对误差分别为3.40%、4.31%和2.71%,并且具有一定的抗噪能力。

关键词：桥梁工程桥梁动态称重机器视觉虚拟简支梁

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双向增强复合地基桩土应力比计算方法研究

铁道工程学报 2024年第9期41卷 7-14页

作者：张思峰孙亚峰刘乾范伟龙关旭山东建筑大学济南250101 河南省中工设计研究院集团股份有限公司郑州450000 山东省路桥集团有限公司济南250014 山东高速集团有限公司济南250098

研究目的:桩土应力比是反映双向增强复合地基工作特性的重要指标。由于路堤荷载下双向增强复合地基承载变形机理复杂,本文以双桩范围内的路堤与双向复合地基为研究对象,考虑路堤土拱效应、加筋层网兜效应、应力扩散效应等多重效应的共... 详细信息

研究目的:桩土应力比是反映双向增强复合地基工作特性的重要指标。由于路堤荷载下双向增强复合地基承载变形机理复杂,本文以双桩范围内的路堤与双向复合地基为研究对象,考虑路堤土拱效应、加筋层网兜效应、应力扩散效应等多重效应的共同作用,建立路堤-水平加筋垫层-竖向桩体-桩间土协调变形的二维理论分析模型,探究各影响因素对桩土应力比的影响规律。研究结论:(1)桩土应力比随填土重度、桩间距的增加而减小,随填料内摩擦角的增大呈先增加后减小趋势,随路堤填筑高度、格栅层数、填料黏聚力的增加而增大;(2)桩土应力比对各参数的敏感性由高到低排序为:桩间距、路堤填筑高度、路堤填土重度、路堤填料黏聚力、格栅层数及路堤填料内摩擦角;(3)本研究成果可为类似工程的桩土应力比计算提供理论依据及工程借鉴。

关键词：双向增强复合地基多重效应土工格栅桩土应力比影响因素敏感性分析

非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统

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中国公路学报 2018年第7期31卷 147-155页

作者：龙关旭黄平明袁婷谢青杨雨豪长安大学公路学院陕西西安710064 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075

自锚式悬索桥独特的锚固形式使其主梁承受主缆传递的巨大轴向压力,为了研究主梁刚度在初内力及活载作用下的弱化问题对自锚式悬索桥结构静动力响应的影响,首先,结合自锚式悬索桥的非线性特点引入初应力刚度矩阵,考虑随机车流过桥时几何... 详细信息

自锚式悬索桥独特的锚固形式使其主梁承受主缆传递的巨大轴向压力,为了研究主梁刚度在初内力及活载作用下的弱化问题对自锚式悬索桥结构静动力响应的影响,首先,结合自锚式悬索桥的非线性特点引入初应力刚度矩阵,考虑随机车流过桥时几何非线性的时变性,采用分离迭代法建立非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统,并编制相应的非线性分析模块。其次,以某三跨混凝土自锚式悬索桥为例,选取集中力匀速过桥工况,利用ANSYS软件对非线性分析模块的可靠性进行验证。最后,分别设置2种极端工况:第1种是单车工况,近似认为只有恒载作用下产生的几何非线性;第2种是密集交通流工况,认为是恒载和最不利活载共同作用产生的几何非线性,并采用元胞自动机模型对密集车流进行模拟,研究自锚式悬索桥恒载和活载初内力引起的几何非线性对桥梁响应的影响程度。研究结果表明:单车工况下,梁塔恒载初内力对自锚式悬索桥的车辆过桥结构响应影响显著,主梁和主塔初内力贡献程度明显不同,主梁初内力对结构刚度矩阵变化的影响贡献较大而主塔贡献微小;相对于恒载,密集车流作用下初内力效应引起的几何非线性对自锚式悬索桥结构刚度影响微小,对结构响应的非线性影响也不明显。

关键词：桥梁工程车-桥耦合振动分析系统分离迭代法自锚式悬索桥几何非线性初内力

基于挠度监测的混凝土桥梁实时安全评估方法研究

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土木工程学报 2023年

作者：袁阳光伊廷华辛公锋龙关旭马乃轩西安建筑科技大学土木工程学院大连理工大学土木工程学院山东高速集团有限公司创新研究院山东高速工程检测有限公司

为实现数量庞大混凝土桥梁的实时在线安全评估，首先，调研了国内外混凝土梁破坏试验结果并构建了相应的数据库，基于此探明了混凝土梁在承载能力极限状态(ULS)下的容许挠度，并明确了ULS容许挠度的概率分布特征；其次，考虑桥梁维养业... 详细信息

为实现数量庞大混凝土桥梁的实时在线安全评估，首先，调研了国内外混凝土梁破坏试验结果并构建了相应的数据库，基于此探明了混凝土梁在承载能力极限状态(ULS)下的容许挠度，并明确了ULS容许挠度的概率分布特征；其次，考虑桥梁维养业务对不同时间尺度安全信息的需求，建立了基于挠度监测的混凝土桥梁安全评估基本框架，在该框架下分别建立了基于挠度监测的实时安全冗余度挖掘方法和任意评估周期内的安全评估方法，针对后者，提出了正态分布、偏态分布情形下的评估变量的分项系数校准流程；最后，通过实桥应用验证了方法的可行性。结果表明：混凝土梁ULS容许挠度系数不拒绝正态分布，钢筋混凝土(RC)梁与PC梁的ULS容许挠度系数标准值分别建议为0.0031～0.0034、0.0049～0.0054；基于挠度监测的混凝土桥梁安全评估周期上限建议为6年，对应的评估基准期上限为10年；提出的评估方法可同时明确构件实时安全冗余度和未来不同评估周期内的安全性，得到的安全信息在时间尺度层面具有更好的完备性。

关键词：混凝土桥梁实时安全评估挠度监测极限状态容许挠度

随机车流制动状态下斜拉桥黏滞阻尼器振动控制研究

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振动与冲击 2021年第11期40卷 78-85页

作者：龙关旭韩万水徐传昶黄平明王阳春山东高速工程检测有限公司济南250002 桥梁结构大数据与性能诊治提升重点实验室济南250002 长安大学公路学院西安710064

为了研究随机车流制动状态下斜拉桥的结构纵向响应以及黏滞阻尼器的振动控制效果,结合采集的交通荷载数据与交通流关键参数统计,建立3种车流密度的随机车流模型。其次基于车-桥系统耦合关系,利用改进折半查找法确定单主梁模型车辆荷载... 详细信息

为了研究随机车流制动状态下斜拉桥的结构纵向响应以及黏滞阻尼器的振动控制效果,结合采集的交通荷载数据与交通流关键参数统计,建立3种车流密度的随机车流模型。其次基于车-桥系统耦合关系,利用改进折半查找法确定单主梁模型车辆荷载加载方法,编制单主梁模型车-桥耦合分析模块。通过建立的随机车流制动模型,对斜拉桥制动工况下结构纵向响应、纵向黏滞阻尼器振动控制效果和制动影响因素进行分析。结果表明:随机车流制动工况下,会产生相反方向的制动响应,且桥梁结构响应大于正常随机车流;纵向黏滞阻尼器可有效控制结构纵向位移,速度指数α越小,阻尼系数C越大,控制效果越突出,控制效率最大可达到90%左右;桥梁后半段制动响应和制动系数明显大于前半段的制动响应;制动车道越多,制动响应和制动系数越大;对于车流密度,制动产生的响应和制动系数大小规律为——密集流>适中流>稀疏流。

关键词：桥梁工程黏滞阻尼器随机车流单主梁模型车-桥耦合振动控制

基于GBDT的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力预测研究

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公路 2023年第12期68卷 309-314页

作者：王阳春茆梦凡龙关旭王涛邵珠峰山东高速工程监测有限公司济南市250013 桥梁结构大数据与性能诊治提升交通运输行业重点实验室济南市250013 长安大学公路学院西安市710064 山东高速集团有限公司创新研究院济南市250013 山东省高速公路技术和安全评估省级重点实验室济南市250013

为准确地对锈蚀状态下钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)梁的抗弯承载能力进行预测,首先收集了锈蚀RC梁的抗弯试验数据,随后基于集成学习算法梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)建立了锈蚀RC梁抗弯承载力预测模型,最... 详细信息

为准确地对锈蚀状态下钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)梁的抗弯承载能力进行预测,首先收集了锈蚀RC梁的抗弯试验数据,随后基于集成学习算法梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)建立了锈蚀RC梁抗弯承载力预测模型,最后在测试集上进行了模型精度的测试,并与基于单一机器学习算法多层感知机(Multilayer Perceptron,MLP)和套索回归(Lasso Regression,LR)建立的锈蚀RC梁抗弯承载力预测模型进行比对。结果表明,本研究建立的基于GBDT的锈蚀RC梁抗弯承载力预测模型在训练集、测试集上的拟合优度分别达到0.9999、0.9255,可用于锈蚀RC梁的抗弯承载力预测;与基于单一机器学习算法MLP和LR建立的模型相比,基于GBDT的模型的均方根误差分别降低了97.27%、25.72%和98.50%、40.59%,平均绝对误差分别降低了98.84%、28.90%和99.47%、53.85%,优势明显。本研究结果证明了基于GBDT的预测模型具有优异的性能。

关键词：桥梁工程承载力预测 GBDT 锈蚀钢筋混凝土梁机器学习

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桥梁缆索断面钢丝腐蚀进程差异性试验

中国公路学报 2022年第9期35卷 247-256页

作者：黄平明辛公锋袁卓亚龙关旭袁阳光刘晓东长安大学公路学院陕西西安710064 山东高速集团有限公司创新研究院山东济南250101 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

为实现桥梁缆索断面内高强钢丝腐蚀进程差异性量化表征,进而支撑该类构件在服役期内的强度退化模拟与承载力评定等工作,以镀锌钢丝缆索为对象,采用旧索构件破除实测与人工加速腐蚀试验相结合的方法,构造相邻层钢丝腐蚀进程差异性指标,... 详细信息

为实现桥梁缆索断面内高强钢丝腐蚀进程差异性量化表征,进而支撑该类构件在服役期内的强度退化模拟与承载力评定等工作,以镀锌钢丝缆索为对象,采用旧索构件破除实测与人工加速腐蚀试验相结合的方法,构造相邻层钢丝腐蚀进程差异性指标,研究了实际服役环境下的平行钢丝缆索断面腐蚀进程差异性。进一步考虑缆索断面构造特征及护套可能出现的病害类型,通过捆绑试件加速腐蚀试验,研究试验环境下平行钢丝缆索断面腐蚀进程差异性,护套破损对断面腐蚀进程差异性的影响以及钢绞线内外丝腐蚀进程差异性。研究结果表明:护套整体老化失效时,平行钢丝缆索断面相邻层钢丝总体腐蚀进程差异系数不拒绝正态分布,均值与变异系数分别为0.675 8、0.254 3;实际服役环境下总体腐蚀进程差异系数均值水平更高、变异性更强,腐蚀介质沉积效应对缆索断面钢丝腐蚀进程差异性的影响因破损形态而异;随着腐蚀时间的延长,断面总体腐蚀进程差异性逐渐减弱,钢绞线内外丝总体腐蚀进程差异系数概率分布特征由对数正态分布向正态分布过渡。

关键词：桥梁工程缆索构件加速腐蚀试验断面腐蚀进程差异性护套破损

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混凝土非均匀性对超声波衰减作用的模拟分析

科学技术与工程 2022年第21期22卷 9044-9053页

作者：张文亮辛公锋宋雷龙关旭山东高速集团有限公司创新研究院济南250098 山东省高速公路技术和安全评估省级重点实验室济南250098 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室徐州221116

为深入了解超声波在混凝土中的衰减特征和混凝土随机非均匀性的对应关系,首先,基于数字图像处理技术以混凝土骨料的含量、粒径为变量,建立了混凝土的数字模型;其次,引入Kelvin-Voigt本构关系表征超声波传播过程中的黏弹性;再次,应用谱... 详细信息

为深入了解超声波在混凝土中的衰减特征和混凝土随机非均匀性的对应关系,首先,基于数字图像处理技术以混凝土骨料的含量、粒径为变量,建立了混凝土的数字模型;其次,引入Kelvin-Voigt本构关系表征超声波传播过程中的黏弹性;再次,应用谱比法分别测量了骨料和水泥砂浆的品质因子参量,并将其引入超声波控制方程;最后,在此基础上采用交错网格有限差分方法模拟了超声波在混凝土中的传播,并从能量和频率角度分析了骨料粒径、骨料含量、水泥砂浆波速和品质因子等随机参数对混凝土中超声波传播的影响。研究结果表明:超声波散射衰减对混凝土随机性最为敏感,是造成超声波能量衰减的主要衰减模式;黏弹性虽然会进一步造成能量的衰减,但是相比于散射,其影响可以忽略;对混凝土进行超声波无损检测的建议入射频率为50~100 kHz。研究为建立混凝土性能特征和超声波传播参数之间的映射关系提供了有益参考。

关键词：混凝土随机非均匀性超声波衰减黏弹性

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高强钢丝两种镀层耐蚀性及点蚀概率模型

西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2023年第4期55卷 616-623页

作者：辛公锋龙关旭袁阳光黄平明张泽军山东高速集团有限公司创新研究院山东济南250101 山东省高速公路技术和安全评估重点实验室山东济南250101 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 长安大学公路学院陕西西安710064

为研究高强钢丝镀锌层及Galfan镀层的耐蚀性,并建立腐蚀全过程点蚀概率模型,开展了中性盐雾加速腐蚀试验.对比分析了两种镀层的均匀腐蚀过程,研究了两种镀层的宏观与微观腐蚀形貌,通过动电位极化曲线测试阐释了两种镀层的耐蚀性,最后,... 详细信息

为研究高强钢丝镀锌层及Galfan镀层的耐蚀性,并建立腐蚀全过程点蚀概率模型,开展了中性盐雾加速腐蚀试验.对比分析了两种镀层的均匀腐蚀过程,研究了两种镀层的宏观与微观腐蚀形貌,通过动电位极化曲线测试阐释了两种镀层的耐蚀性,最后,采用三维表面形貌仪扫测腐蚀后镀层表面形貌,建立了腐蚀全过程点蚀概率模型.研究发现:镀锌层与Galfan镀层均匀腐蚀深度随腐蚀时间延长分别呈现线性增长与抛物线增长趋势,镀锌层与Galfan镀层腐蚀全过程宏观腐蚀形貌分别呈现两阶段与三阶段变化特征,黄褐色腐蚀物、红褐色锈斑覆盖钢丝表面约1/3的区域时,可分别判定两种镀层被完全腐蚀;随着腐蚀时间延长,镀锌层微观腐蚀形貌从初期的致密状态向多空、镂空状演变,Galfan镀层微观腐蚀形貌在前期由致密状态过渡至多空镂空状,进一步演变为层状堆叠状态,Galfan镀层被完全腐蚀时,微观形貌呈松散颗粒状;Galfan镀层的动电位极化曲线存在明显钝化区,且腐蚀时长越短,钝化区越稳定,镀锌层在腐蚀过程中的腐蚀倾向性轻微下降,Galfan镀层的腐蚀倾向性随暴露时间的延长下降较明显;镀层点蚀概率模型中的区间最大点蚀系数不拒绝Gumbel分布,两种镀层区间最大点蚀系数分布的位置参数及尺度参数均随腐蚀时长的增加呈指数下降趋势.

关键词：桥梁工程高强钢丝镀锌层 Galfan镀层耐蚀性点蚀概率模型