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基于静动载试验的中承式钢混系杆拱桥承载力评估

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安阳工学院学报 2023年第6期22卷 83-90页

作者：李宁波束庆东朱清帅程才李萌安徽建筑大学土木工程学院合肥230601 苏交科集团股份有限公司南京210000

为了桥梁的安全性,给桥梁养护提供可靠数据支持,通过静动载试验和有限元数值模拟分析评定了某中承式系杆拱桥的承载能力、静力特性和动力特性。在静载试验中,测量了不同工况下桥梁的位移和内力,包括挠度校验系数、应力校验系数和残余应... 详细信息

为了桥梁的安全性,给桥梁养护提供可靠数据支持,通过静动载试验和有限元数值模拟分析评定了某中承式系杆拱桥的承载能力、静力特性和动力特性。在静载试验中,测量了不同工况下桥梁的位移和内力,包括挠度校验系数、应力校验系数和残余应变等。在动载试验中,测定桥梁的振动频率和车辆冲击系数。并将具体工程实测数据与模拟数据进行比较和分析。静载试验结果显示,在试验荷载下,桥梁的挠度校验系数为0.51~0.67,应力校验系数为0.50~0.62,最大相对残余应变为19.5%。动载试验结果显示,桥梁的一阶自振频率为0.830 Hz,最大冲击系数μ为0.045。与有限元分析结果相比较和分析后,实测数据与数值模拟结果较为吻合。综合静动载试验和有限元数值模拟分析,得出结论:某中承式系杆拱桥的强度和刚度满足设计要求,在试验荷载作用下变形恢复能力较好,具备良好的振动特性。这些结果为桥梁的安全运营和养护提供了可靠的数据支持。

关键词：桥梁承载力评估系杆拱桥静载试验动载试验有限元分析

变截面两铰拱推力影响线解析解及损伤识别应用

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吉林大学学报(工学版) 2023年

作者：周宇李萌狄生奎石贤增陈东安徽建筑大学土木工程学院兰州交通大学土木工程学院安徽建筑大学建筑健康监测与灾害预防技术国家地方联合工程实验室

针对变截面两铰拱水平推力影响线解析研究仍不完善的现状，围绕变截面两铰拱在抛物线、悬链线两种线型下的推力影响线解析解推导与应用开展研究，利用Ritter公式确立拱圈截面变化规律，对变截面两铰拱进行曲线积分，基于力法原理提出两... 详细信息

针对变截面两铰拱水平推力影响线解析研究仍不完善的现状，围绕变截面两铰拱在抛物线、悬链线两种线型下的推力影响线解析解推导与应用开展研究，利用Ritter公式确立拱圈截面变化规律，对变截面两铰拱进行曲线积分，基于力法原理提出两种线型的变截面两铰拱水平推力影响线解析解，进而提取损伤前后两铰拱结构推力影响线差值曲率损伤识别指标，提出基于推力影响线的变截面两铰拱损伤识别新方法，对比有限元结果表明，推力影响线解析解与有限元计算偏差在8.5％以内，通过有限元算例验证了所提方法可以实现两铰拱结构损伤定位，可作为拱结构在移动荷载作用下拱座基础强度设计依据与拱桥快速检测应用理论参考。

关键词：结构工程变截面拱两铰拱推力影响线 Ritter公式损伤识别

基于经验模态分解与Tikhonov正则化的梁桥影响线识别方法

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振动工程学报 2023年

作者：周宇尚稳齐吴德义狄生奎郑旭大连理工大学土木工程学院安徽建筑大学建筑健康监测与灾害预防技术国家地方联合工程实验室安徽建筑大学土木工程学院兰州交通大学土木工程学院

挠度影响线、应变影响线能够完整地反映梁桥截面抗弯刚度，在获取梁桥实测时程响应过程中，车辆移动荷载作用下的梁桥响应掺杂了影响线信息和结构动力成分，并受到加载车辆的多轴效应干扰。为准确识别梁桥结构影响线，提出通过经验模态... 详细信息

挠度影响线、应变影响线能够完整地反映梁桥截面抗弯刚度，在获取梁桥实测时程响应过程中，车辆移动荷载作用下的梁桥响应掺杂了影响线信息和结构动力成分，并受到加载车辆的多轴效应干扰。为准确识别梁桥结构影响线，提出通过经验模态分解剔除梁桥实测数据中的动力成分，得到含有车辆多轴效应的梁桥准静态响应数据，结合采样频率与车辆轴距，建立了影响线识别的数学模型，将车辆多轴效应转化为单位集中荷载，进而采用Tikhonov正则化方法准确解得梁桥影响线的稳定解。通过建立1/2双轴车过简支梁桥与三跨变截面连续梁桥的数值仿真模型，提取车辆不同移动速度下简支梁桥跨中和三跨连续梁桥中跨跨中的挠度、应变时程响应，验证了基于经验模态分解与Tikhonov正则化方法识别梁桥影响线的可行性与有效性，准确地识别了梁桥结构算例的挠度影响线、应变影响线，并通过建立误差指标定量评价影响线识别效果，研究还发现，梁桥影响线的识别效果随加载车辆速度增大而降低。

关键词：桥梁工程影响线识别移动荷载经验模态分解 Tikhonov正则化

考虑影响线模型修正的既有连续梁桥地震易损性评价方法

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振动工程学报 2023年

作者：周宇甘露一狄生奎陈东方登甲安徽建筑大学建筑健康监测与灾害预防技术国家地方联合工程实验室兰州交通大学土木工程学院合肥市城市生命线工程安全运行监测中心安徽建筑大学土木工程学院

影响线是桥梁结构弹性力学状态的重要表征参数，能够有效反映结构的抗力与抗变形性能，并有望用于地震期间弹塑性响应评估与预测。以某实测三跨钢板组合连续梁桥影响线为模型修正目标，基于BP神经网络开展桥梁模型修正研究；进一步构建... 详细信息

影响线是桥梁结构弹性力学状态的重要表征参数，能够有效反映结构的抗力与抗变形性能，并有望用于地震期间弹塑性响应评估与预测。以某实测三跨钢板组合连续梁桥影响线为模型修正目标，基于BP神经网络开展桥梁模型修正研究；进一步构建不同峰值地面加速度下的墩柱弯矩曲率指标，以Beta概率分布的期望为震害指数，拟合桥梁模型在多种性能水平下结构超越概率表达式，分析对比连续梁桥结构有限元修正前后的地震易损性。结果表明，有限元模型修正理论可使实测值与计算值间的相对误差从38%降低至10%以内，有限元修正模型比初始模型的震害指数更低；通过Beta概率分布可对不同性能水平进行加权，进而将结构的易损性矩阵转为震害指数，考虑不同破坏等级的危害后果，可更为全面地展现桥梁结构抗震性能表现。

关键词：桥梁工程地震易损性增量动力分析应变影响线模型修正

连续梁桥影响线识别与承载能力快速评估试验研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 334-344页

作者：周宇尚稳齐狄生奎郑旭贺文宇安徽建筑大学土木工程学院合肥230601 安徽建筑大学建筑健康监测与灾害预防技术国家地方联合工程实验室合肥230601 兰州交通大学土木工程学院兰州730070 大连理工大学土木工程学院大连116023 合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009

针对桥梁静载试验过程存在的重载静置、交通阻误等问题,利用桥梁影响线具有完整反映结构各截面抗弯刚度的优势,提出一种基于影响线的桥梁承载能力快速评估方法。该方法仅利用单辆重车移动加载获取包含桥梁影响线信息、结构动力成分和车... 详细信息

针对桥梁静载试验过程存在的重载静置、交通阻误等问题,利用桥梁影响线具有完整反映结构各截面抗弯刚度的优势,提出一种基于影响线的桥梁承载能力快速评估方法。该方法仅利用单辆重车移动加载获取包含桥梁影响线信息、结构动力成分和车辆多轴效应的桥梁时程响应,首先采用变分模态分解剥离桥梁时程响应中的动力成分;其次根据采样频率及车辆轴距构建桥梁影响线识别数学模型,从而剔除桥梁时程响应中的车辆多轴效应,利用Tikhonov正则化解得桥梁影响线的稳定解;然后通过在桥梁影响线上开展虚拟加载,重构桥梁虚拟静力响应,并采用传统校验系数法评价桥梁承载能力。通过三跨变截面连续梁桥数值算例验证影响线识别方法的有效性,建立误差指标定量评价影响线识别结果的准确性,从而对某三跨连续钢混组合梁桥开展静载试验与承载能力快速评估试验研究,在预设车道实施车辆移动加载,识别桥梁中跨跨中截面挠度、应变影响线,进而开展虚拟加载研究,进一步验证所提承载能力快速评估方法的可行性与实用性,为桥梁承载能力“轻量化”快速筛检提供方法支撑与案例借鉴。

关键词：连续梁桥影响线识别变分模态分解(VMD) 承载能力快速评估

基于无铰拱挠度影响线的上承式拱桥损伤识别研究

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应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 178-192页

作者：周宇许成超狄生奎陈东吴德义安徽建筑大学建筑健康监测与灾害预防技术国家地方联合工程实验室安徽合肥230601 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 安徽建筑大学安徽省BIM工程中心安徽合肥230601 清华大学合肥公共安全研究院安徽合肥230601 安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601

通过弹性中心法简化悬链线无铰拱体系力法方程,利用近似曲线拟合简化拱轴曲线积分,推导无铰拱结构拱顶冗力影响线解析表达式,研究了移动荷载与测点、损伤点相对位置之间的规律,得到结构损伤前后任意点的挠度影响线解析表达式,进而求解... 详细信息

通过弹性中心法简化悬链线无铰拱体系力法方程,利用近似曲线拟合简化拱轴曲线积分,推导无铰拱结构拱顶冗力影响线解析表达式,研究了移动荷载与测点、损伤点相对位置之间的规律,得到结构损伤前后任意点的挠度影响线解析表达式,进而求解结构损伤前后挠度影响线差值曲率解析解.研究表明,当移动荷载作用于拱结构损伤区域内时,挠度影响线差值曲率曲线产生突变,从理论上证明了该指标可以用于无铰拱结构损伤识别,进而提出挠度影响线差值曲率损伤识别指标.以无铰拱桥主要受力构件拱肋为研究对象,通过构建不同损伤工况下挠度影响线差值曲率幅值曲线,拟合损伤程度—幅值关系公式,并反演损伤程度,实现损伤程度的精确定量,并结合某上承式箱型拱桥结构模型算例验证,表明所提损伤识别方法用于拱桥结构损伤识别效果良好,具有工程应用价值.

关键词：悬链线无铰拱挠度影响线差值曲率损伤检测准静态移动力快速测试

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基于应变影响线的桥梁模型修正试验

浙江大学学报（工学版） 2024年第3期58卷 537-546页

作者：周宇甘露一狄生奎贺文宇李宁波安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 安徽建筑大学建筑健康监测与灾害预防技术国家地方联合工程实验室安徽合肥230601 合肥市城市生命线工程安全运行监测中心安徽合肥230601 合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230601

为了验证桥梁应变影响线用于模型修正的有效性,针对某三跨钢板组合连续梁桥在单辆重车移动加载下的应变时程响应进行研究.联合实测应变影响线和计算影响线构建目标函数;以影响线形态控制点处的微应变试验值作为输入层参数,以有限元模型... 详细信息

为了验证桥梁应变影响线用于模型修正的有效性,针对某三跨钢板组合连续梁桥在单辆重车移动加载下的应变时程响应进行研究.联合实测应变影响线和计算影响线构建目标函数;以影响线形态控制点处的微应变试验值作为输入层参数,以有限元模型结构几何尺寸信息与材料特征值作为输出层参数,构建反向传播(BP)神经网络进行自我学习;基于训练完毕的BP神经网络,对待修参数进行预测,开展桥梁模型修正研究.结果表明,所提出的有限元模型修正方法能够减小真实结构不确定性带来的建模误差,修正后的优化模型比初始模型更加贴近真实结构,目标函数相对误差降低29%;可以采用基于BP神经网络的模型参数修正方法对有限元模型参数进行预测.

关键词：桥梁工程模型修正应变影响线影响线识别前馈神经网络

基于模型修正与灰色系统理论的梁桥损伤识别研究

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陕西理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期40卷 73-79页

作者：周宇石英迪李萌孙文卓张德伟安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 安徽建筑大学建筑健康监测与灾害预防技术国家地方联合工程实验室安徽合肥230601

对既有梁桥结构开展损伤识别分析时,需要依托有限元软件建立理想的梁桥数值模型,然而依据设计图纸建立的梁桥有限元模型尚未考虑到建模过程的不确定性,有限元模型计算与既有梁桥实测存在较大偏差。利用基于遗传算法优化BP神经网络的模... 详细信息

对既有梁桥结构开展损伤识别分析时,需要依托有限元软件建立理想的梁桥数值模型,然而依据设计图纸建立的梁桥有限元模型尚未考虑到建模过程的不确定性,有限元模型计算与既有梁桥实测存在较大偏差。利用基于遗传算法优化BP神经网络的模型修正方法,对修正后更加贴近实际梁桥结构的有限元模型展开数值分析,通过挠度影响线进行灰色系统相关性分析与损伤识别。修正结果表明:基于遗传算法优化BP神经网络的梁桥模型修正方法可使有限元模型贴近实际结构模型;结合现场模态测试,结果频率误差从未修正的30.5%降至修正后的9.8%。损伤识别结果表明灰色系统理论相关系数与损伤程度呈线性关系,灰色系统相关系数越小,损伤程度越大。

关键词：梁桥结构模型修正损伤识别遗传算法灰色系统理论

移动车辆加载下梁桥挠度影响线识别与损伤诊断方法

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科学技术与工程 2024年第9期24卷 3834-3843页

作者：周宇刘润州狄生奎卢恋安徽建筑大学土木工程学院合肥230601 兰州交通大学土木工程学院兰州730070 安徽建筑大学建筑健康监测与灾害预防技术国家地方联合工程实验室合肥230601

为了解决桥梁实测时程响应中存在结构动力成分与车辆多轴效应干扰的问题,提出一种基于挠度影响线识别结果的简支梁桥损伤诊断方法。首先,通过变分模态分解与小波变换法对桥梁时程响应进行预处理,以实现桥梁实测响应动力成分剥离;其次,... 详细信息

为了解决桥梁实测时程响应中存在结构动力成分与车辆多轴效应干扰的问题,提出一种基于挠度影响线识别结果的简支梁桥损伤诊断方法。首先,通过变分模态分解与小波变换法对桥梁时程响应进行预处理,以实现桥梁实测响应动力成分剥离;其次,建立多轴车辆信息矩阵和影响线识别模型,从而剔除桥梁实测响应中车辆多轴效应;再次,采用Tikhonov正则化方法识别出桥梁准静态挠度影响线;最后,利用影响线差值曲率指标对桥梁损伤进行定位。研究通过两轴和三轴车辆移动加载下的车桥耦合模型验证所提方法的可行性与有效性。研究表明:所提两种影响线识别方法有效、可靠,影响线识别效果受车速和车型的影响较小,其中变分模态分解方法在车辆高速行驶下识别桥梁影响线用于损伤诊断效果更佳。

关键词：桥梁工程影响线识别变分模态分解小波变换车桥耦合损伤诊断