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Full-scale measurements of dynamic response of suspension bridge subjected to environmental loads using GPS technology

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Science china(Technological Sciences) 2010年第2期53卷 469-479页

作者： YI TingHua1,2. LI HongNan1 & gu ming2.1{2. key laboratory of Coastal and Offshore {2., Dalian University of Technology, Dalian 11602., china 2.2. key laboratory for disaster reduction in {12. {2., Tongji University, shanghai 200092, china 1. state key {2. of Coastal and Offshore {2. Dalian University of Technology Dalian 116024 China2. State Key Laboratory for Disaster Reduction in Civil Engineering Tongji University Shanghai 200092 China

Nowadays, there are many larger and taller engineering structures than in the past. These structures are commonly designed to be more flexible. Thus, they are sensitive to severe wind gust and earthquake tremor. For the dynamic response prediction, finite element (FE) modal updating and structural health monitoring, the dynamic characteristics of a structure are beco{2. increasingly important. The aim of this paper is to show an emerging tool-the real time kinematic (RTK) global positioning system (GPS), which is used to measure and monitor the low-frequency vibration of Dalian BeiDa Bridge, a medium span suspension bridge. The modal analysis is firstly performed on the developed three-dimensional FE model according to the original blue prints of the bridge to provide the analytical frequencies and mode shapes. The field ambient vibration tests using the accelerometers on the bridge deck are conducted just prior to the use of the GPS system in order to validate the FE model. And then, the calibration test is done to assess the dynamic displacement measurement accuracy of the GPS in three orthogonal directions. The GPS signal properties, such as the amplitude, standard deviations (STD), power spectral density (PSD), and probability density functions (PDF), are studied in details. After that, a structural health monitoring system based on the GPS is devised and installed on the bridge to provide real-time measurement of deck movement. The output-only modal parameter identification is carried out by using the Periodogram method to investigate the responses of the bridge. The result shows that the spectral densities of the displacements measured by the GPS correspond well with the results by the FEM analysis and the accelerometer vibration test. It is concluded that the GPS method is reliable and useful to clarify the ambient vibration response behaviors of the flexible structures. The integration of the GPS and accelerometer methods results in a hybrid arrangement tha

关键词： health monitoring global positioning system real-time kinematic suspension bridge modal analysis

Recent research and applications of GPS based technology for bridge health monitoring

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Science china(Technological Sciences) 2010年第10期53卷 2597-2610页

作者： YI TingHua1,2. LI HongNan1 & gu ming2.1 Faculty of Infrastructure {2., Dalian University of Technology, Dalian 11602., china 2.4} key laboratory for disaster reduction in civil {2., Tongji University, shanghai 200092, china 1. Faculty of Infrastructure engineering Dalian University of Technology Dalian 116023 China2. State Key Laboratory for Disaster Reduction in Civil Engineering Tongji University Shanghai 200092 China

Today,long-span bridges are being designed to be more flexible and to resist extensive impacts from changes in temperature,severe wind gusts and earthquake tremors. Structural responses (especially displacement) of bridge structures are becoming increasingly important for the finite element (FE) modal updating,structural response prediction and safety evaluation. Methods of global displacement sensing were developed for these needs. This paper presents an overview of current research and development activities in the field of bridge health monitoring using the global positioning system (GPS). The GPS monitoring technology and its accuracy assessment method are also briefly described. Finally,existing problems and promising research efforts in the GPS based bridge health monitoring are discussed.

关键词： global positioning system (GPS) structural health monitoring (SHM) bridge measurement

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高层建筑顺风向动力干扰效应的试验研究

同济大学学报（自然科学版） 2002年第12期30卷 1417-1422页

作者：黄鹏顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

采用高频动态天平技术和气动弹性模型技术对两个形状相同的方形截面高层建筑的顺风向动力干扰效应进行了风洞实验研究 .两种实验方法所得的结果具有良好的一致性 .最后应用人工神经网络方法对试验结果进行了模拟和推广 ,给出了顺风向动... 详细信息

采用高频动态天平技术和气动弹性模型技术对两个形状相同的方形截面高层建筑的顺风向动力干扰效应进行了风洞实验研究 .两种实验方法所得的结果具有良好的一致性 .最后应用人工神经网络方法对试验结果进行了模拟和推广 ,给出了顺风向动力干扰因子的等值线图。

关键词：高层建筑干扰效应顺风向动力风荷载高频动态测力天平气动弹性模型

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大跨度屋盖表面风压系数的试验研究

同济大学学报（自然科学版） 2002年第12期30卷 1423-1428页

作者：周晅毅顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

以两个大跨度屋盖结构为例 ,通过风洞模拟试验说明大跨度屋盖表面风压的复杂性 .

关键词：试验研究大跨度屋盖结构平均风压脉动风压

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群体高层建筑风荷载干扰的研究现状及展望

同济大学学报（自然科学版） 2003年第7期31卷 762-766页

作者：顾明黄鹏同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

群体高层建筑的风荷载和响应的干扰效应是建筑结构抗风研究和应用中十分关注的问题 .为此 ,总结了大量国内外文献的研究工作 ,包括作者进行的上海金茂大厦风洞实验的部分研究成果 ,系统介绍了群体建筑风荷载干扰的研究历史、研究状况、... 详细信息

群体高层建筑的风荷载和响应的干扰效应是建筑结构抗风研究和应用中十分关注的问题 .为此 ,总结了大量国内外文献的研究工作 ,包括作者进行的上海金茂大厦风洞实验的部分研究成果 ,系统介绍了群体建筑风荷载干扰的研究历史、研究状况、取得的主要成果和规范应用情况 ,以及当前的研究方向。

关键词：高层建筑风荷载响应干扰效应

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单通道测压管路系统的优化设计

同济大学学报（自然科学版） 2003年第7期31卷 798-802页

作者：周晅毅顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

建筑物的脉动风压的信息对于结构风振响应的计算有重要意义 .为了避免测压管路系统测量的脉动风压力发生畸变 ,需采用一些气动措施 ,如加限制器的方法是方便而有效的 .为此提出了对串联限制器的测压管路进行优化设计的一种方法 ,并对优... 详细信息

建筑物的脉动风压的信息对于结构风振响应的计算有重要意义 .为了避免测压管路系统测量的脉动风压力发生畸变 ,需采用一些气动措施 ,如加限制器的方法是方便而有效的 .为此提出了对串联限制器的测压管路进行优化设计的一种方法 ,并对优化后测压管路系统的频率响应函数进行了实验测试 ,理论计算的频率响应函数与实验测量值吻合得很好 .进一步对比了当输入信号为随机压力时 ,测压管路系统分别为优化后的测压管路系统、强阻尼及弱阻尼测压系统测量的压力信号 .

关键词：测压管路系统优化限制器

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大跨度结构气弹模型风振响应的阻尼修正系数

同济大学学报（自然科学版） 2004年第11期32卷 1433-1436页

作者：黄翔顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

在气动弹性模型设计中 ,如果阻尼相似不能在模型设计、制作中实现 ,则须对试验结果加以修正 .因此定义了阻尼比修正系数 ,推导出结构在Davenport脉动风速 (风压 )谱激励下响应和阻尼比的相互关系 ,通过一刚度可调的结构模型 ,分析了大... 详细信息

在气动弹性模型设计中 ,如果阻尼相似不能在模型设计、制作中实现 ,则须对试验结果加以修正 .因此定义了阻尼比修正系数 ,推导出结构在Davenport脉动风速 (风压 )谱激励下响应和阻尼比的相互关系 ,通过一刚度可调的结构模型 ,分析了大跨度结构气弹模型实测各阶阻尼比相近情况下激励形式和结构模态参数对模型风振响应阻尼比修正系数的影响 .

关键词：气弹模型风振响应阻尼比修正系数

体育场主看台弧形挑篷气弹模型风洞试验和响应特性

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土木工程学报 2006年第10期39卷 54-59页

作者：顾明朱川海同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

体育场看台挑篷是典型的风敏感结构。气动弹性模型风洞试验是研究其风振响应的有效方法,但由于挑篷结构质量轻、刚度小,气弹模型设计和制作均很困难,所以目前在实际工程抗风研究中很少应用。本文以一实际体育场主看台挑篷为对象,研究了... 详细信息

体育场看台挑篷是典型的风敏感结构。气动弹性模型风洞试验是研究其风振响应的有效方法,但由于挑篷结构质量轻、刚度小,气弹模型设计和制作均很困难,所以目前在实际工程抗风研究中很少应用。本文以一实际体育场主看台挑篷为对象,研究了这类轻柔结构的气弹模型的设计和制作方法,并通过风洞试验进一步了解体育场主看台挑篷的风振响应特性,获得了这类结构的风致响应的基本特征。

关键词：体育场看台挑篷气动弹性模型风致响应风洞试验

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高层建筑背景静力等效风荷载分布

同济大学学报(自然科学版) 2008年第3期36卷 285-290页

作者：张建国顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

根据典型高层建筑模型的风洞试验结果,得到了脉动风荷载在高层建筑顺、横风向沿高度的分布规律及其相关性,对有关文献中多种背景静力等效风荷载分布规律表述方法的精确性进行验证;根据对比结果,拟合出具有不同几何参数的高层建筑背景静... 详细信息

根据典型高层建筑模型的风洞试验结果,得到了脉动风荷载在高层建筑顺、横风向沿高度的分布规律及其相关性,对有关文献中多种背景静力等效风荷载分布规律表述方法的精确性进行验证;根据对比结果,拟合出具有不同几何参数的高层建筑背景静力等效风荷载在顺、横风向沿高度的分布规律公式,并验证.结果表明,所给出的典型高层建筑背景静力等效风荷载的分布公式精度高,简单适用,对修订高层建筑风荷载规范具有参考价值.

关键词：高层建筑顺风向横风向背景静力等效风荷载拟合公式