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桥梁模态频率异常变化的概率检测方法及例证

振动工程学报 2015年第6期28卷 887-895页

作者：邓扬李爱群刘扬长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410004 现代公路交通基础设施先进建养技术湖南省协同创新中心湖南长沙410004 东南大学土木工程学院江苏南京210096

针对实测模态频率的随机性,提出了基于概率统计理论的桥梁结构模态频率异常变化的检测方法。建立桥梁实测模态频率与结构温度的BP神经网络模型,进而消除温度对模态频率的影响,在此基础上采用核密度估计方法得到消除温度影响模态频率的... 详细信息

针对实测模态频率的随机性,提出了基于概率统计理论的桥梁结构模态频率异常变化的检测方法。建立桥梁实测模态频率与结构温度的BP神经网络模型,进而消除温度对模态频率的影响,在此基础上采用核密度估计方法得到消除温度影响模态频率的累积分布函数,然后采用标准正态分布的逆函数将累积分布函数转换为Q统计量,最后利用Q统计量建立用于频率异常检测的均值控制图。假设检验结果表明:Q统计量服从正态分布,从而解决了消除温度影响后的模态频率仍非正态的问题,满足了控制图对随机变量正态性的要求。分析结果表明,基于控制图的概率检测方法对桥梁模态频率的异常数据具有良好的敏感性。该方法可为大跨度桥梁健康监测数据的分析与应用提供参考。

关键词：结构健康监测模态频率桥梁结构控制图核密度估计

局部构造对钢箱梁关键焊缝疲劳性能的影响分析

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桥梁建设 2014年第2期44卷 43-49页

作者：邓扬刘扬李爱群长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410004 东南大学土木工程学院江苏南京210096

为给车辆荷载作用下钢箱梁的抗疲劳设计提供依据,对钢箱梁局部构造对其关键焊缝疲劳性能的影响进行研究。采用有限元方法计算了钢箱梁焊缝在单轮移动荷载下的应力曲线,在此基础上分析了纵向加强桁架对钢箱梁关键焊缝疲劳应力范围和疲劳... 详细信息

为给车辆荷载作用下钢箱梁的抗疲劳设计提供依据,对钢箱梁局部构造对其关键焊缝疲劳性能的影响进行研究。采用有限元方法计算了钢箱梁焊缝在单轮移动荷载下的应力曲线,在此基础上分析了纵向加强桁架对钢箱梁关键焊缝疲劳应力范围和疲劳损伤的影响。计算、分析表明,纵向加强桁架增大了钢箱梁临近区域顶板的竖向刚度,并改变了其临近焊缝细节的受力状态,这使得纵向加强桁架附近焊缝的疲劳应力和疲劳损伤远小于相同位置无纵向加强桁架的钢箱梁焊缝的值;局部构造差异对钢箱梁桥面关键焊缝疲劳性能的影响明显,在钢箱梁抗疲劳设计中应予以考虑。

关键词：钢箱梁局部构造焊缝疲劳应力正交异性钢桥面纵向加强桁架有限元法

基于长期监测车流的公路桥梁设计车载模型校验

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中南大学学报（自然科学版） 2018年第11期49卷 2861-2867页

作者：肖新辉陈英鲁乃唯长沙理工大公路工程试验检测中心湖南长沙410076 长沙理工大学桥梁结构安全控制湖南省工程实验室湖南长沙410114 中南林业科技大学涉外学院湖南长沙410004

基于我国车流数据校验既有设计车辆荷载模型,提出随机车流荷载下桥梁车载效应极值外推方法。基于某高速公路桥梁动态称重系统长期监测车流数据,建立随机车流荷载模型,分析简支T梁桥的车辆荷载效应极值,据此校验国内外桥梁设计车辆荷载... 详细信息

基于我国车流数据校验既有设计车辆荷载模型,提出随机车流荷载下桥梁车载效应极值外推方法。基于某高速公路桥梁动态称重系统长期监测车流数据,建立随机车流荷载模型,分析简支T梁桥的车辆荷载效应极值,据此校验国内外桥梁设计车辆荷载模型。研究结果表明:欧洲Eurocode3规范和英国BS5400规范的设计车辆荷载效应标准值远大于中国JTG D60—2015规范标准值和美国AASHTO荷载规范标准值;针对我国交通荷载现状,欧洲Eueocode3规范与英国BS5400规范设计车辆荷载模型的重现期趋于无穷大,而美国规范的重现期小于1 000 a,我国JTG D60—2015设计车道荷载规范的重现期为1 000～4 000 a。

关键词：桥梁工程车辆荷载极值随机车流

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考虑车辆超载的公路简支梁桥疲劳性能

浙江大学学报（工学版） 2015年第11期49卷 2172-2178页

作者：刘扬张海萍邓扬李明长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410010

为了分析车辆超载运营对公路梁桥疲劳损伤的影响,运用刚性梁法对统计车辆进行轴重分配计算.推导车辆超载率与简支梁桥的疲劳损伤值的关系.运用高斯混合模型(GMM)描述车辆超载运营荷载概率分布,得到车辆超载运营的概率统计模型.在该基础... 详细信息

为了分析车辆超载运营对公路梁桥疲劳损伤的影响,运用刚性梁法对统计车辆进行轴重分配计算.推导车辆超载率与简支梁桥的疲劳损伤值的关系.运用高斯混合模型(GMM)描述车辆超载运营荷载概率分布,得到车辆超载运营的概率统计模型.在该基础上,结合车辆超载率与简支梁桥疲劳损伤关系式和车辆超载概率模型,提出针对车辆荷载作用下简支梁桥疲劳损伤计算方法.基于WIM系统统计数据对宜泸高速某预应力简支梁桥进行为期一月的疲劳损伤累积计算并对该桥的疲劳寿命进行了评估.分析表明:车辆超载率与简支梁疲劳损伤值程指数函数关系,车辆超载率概率模型呈多峰分布,以宜泸高速某简支梁桥为例,月疲劳损伤值和疲劳寿命分别为5.8×10-6和88a.

关键词：简支梁超载疲劳损伤 WIM系统高斯混合模型(GMM)

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考虑轴重相关的随机车流荷载效应

浙江大学学报（工学版） 2019年第1期53卷 78-88页

作者：李明刘扬杨兴胜长沙理工大学桥梁工程安全控制技术与装备湖南省工程技术研究中心湖南长沙410114 四川交通职业技术学院四川成都611130

为了给桥梁验算的设计荷载提供参考,基于宜泸高速WIM实测数据,分析随机车流参数尤其是轴重相关性.应用MATLAB平台编制随机车流模拟程序,采用影响线法分析随机车流的荷载效应,探讨考虑轴重相关与不考虑时荷载效应的差别.研究结果表明:轴... 详细信息

为了给桥梁验算的设计荷载提供参考,基于宜泸高速WIM实测数据,分析随机车流参数尤其是轴重相关性.应用MATLAB平台编制随机车流模拟程序,采用影响线法分析随机车流的荷载效应,探讨考虑轴重相关与不考虑时荷载效应的差别.研究结果表明:轴重具有多峰分布的特点,轴重之间具有较强的相关性,当模拟随机车流时,若不考虑车辆参数的相关性,则会造成较大误差;采用非参数核密度估计-Copula方法,利用t-Copula函数作为连接函数的轴重联合分布函数,可以较准确地描述车辆轴重联合分布;考虑轴重相关情况下的荷载效应代表值比不考虑时高约45%,与实测车流荷载效应代表值更加接近;各车道随机车流对简支梁桥的荷载效应代表值差别不大,但均已超过现行规范公路-I级车道荷载的荷载效应,效应比最大值为1.34.

关键词：桥梁工程荷载效应 Copula 随机车流轴重相关

基于监测数据的大跨度悬索桥频率与环境条件的相关性模型

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中南大学学报（自然科学版） 2014年第7期45卷 2401-2409页

作者：邓扬李爱群刘扬丁幼亮长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410004 长沙理工大学桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室湖南长沙410004 东南大学土木工程学院江苏南京210096

基于环境条件变化会导致桥梁结构模态参数发生改变,从而导致基于动力特性测试的损伤诊断出现误判等问题,对江苏润扬大桥悬索桥的模态频率与环境条件长期监测数据进行处理,采用改进BP神经网络构建实测模态频率与温度、风速及车辆荷载的... 详细信息

基于环境条件变化会导致桥梁结构模态参数发生改变,从而导致基于动力特性测试的损伤诊断出现误判等问题,对江苏润扬大桥悬索桥的模态频率与环境条件长期监测数据进行处理,采用改进BP神经网络构建实测模态频率与温度、风速及车辆荷载的相关性模型。在此基础上分离环境条件变化对频率的影响,并采用假设检验的方法提出结构损伤预警方法。研究结果表明:基于提前停止技术和贝叶斯正则化技术的改进BP神经网络模型具有良好的泛化能力,可以有效地消除模态频率的环境变异性;采用t检验的方法识别出江苏润扬大桥悬索桥第5阶和第6阶频率的0.16%和0.12%异常变化,具有较强的损伤敏感性,适用于悬索桥结构的在线状态监测和预警。

关键词：模态频率环境条件风速车辆荷载悬索桥

基于实测数据的扁平钢箱温度梯度疲劳应力谱分析方法

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计算力学学报 2017年第4期34卷 466-473页

作者：张海萍刘扬邓扬江楠长沙理工大学土木与建筑学院长沙410114

为研究扁平钢箱梁温度疲劳应力谱,以南溪长江大桥悬索桥主梁为研究对象,基于温度传感器长期实测数据,筛选实测数据的日温度极值,运用广义极值模型描述季节极值概率分布并采用极值外推方法得到设计基准期极值模型。引入拉丁超立方抽样(L... 详细信息

为研究扁平钢箱梁温度疲劳应力谱,以南溪长江大桥悬索桥主梁为研究对象,基于温度传感器长期实测数据,筛选实测数据的日温度极值,运用广义极值模型描述季节极值概率分布并采用极值外推方法得到设计基准期极值模型。引入拉丁超立方抽样(LHS)法对极值模型进行抽样,得到日温度极值样本。结合日温度极值样本和正弦函数模型,构建服役期内关注点的温度时程曲线。基于有限元ANSYS软件平台,分析不同温度梯度下关注点的应力效应,回归温度梯度与疲劳应力的线性关系式,依据温度梯度时程曲线与线性关系式模型,采用雨流计数法得到钢箱梁温度梯度疲劳应力谱。研究表明,模拟抽样生成的温度样本数据符合温度场的季节变化特征,样本概率模型与实测数据概率模型相对吻合。关注点温度梯度疲劳应力谱能够为扁平钢箱梁疲劳寿命设计提供参考。

关键词：桥梁工程扁平钢箱梁极值模型拉丁超立方抽样温度梯度疲劳应力谱

持续荷载与氯离子共同作用下RC梁抗弯试验研究

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公路交通科技 2014年第10期31卷 65-70页

作者：刘扬江楠邓扬长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410114 桥梁工程湖南省高校重点试验室湖南长沙410114

开展了超载和氯离子侵蚀共同作用下RC梁的抗弯破坏试验,研究了荷载等级对RC梁钢筋锈蚀率、挠度以及剩余承载力的影响。首先,进行无氯离子侵蚀作用梁的抗弯极限承载能力试验,并基于规范对挠度的规定确定了RC梁超载状态与正常使用荷载状... 详细信息

开展了超载和氯离子侵蚀共同作用下RC梁的抗弯破坏试验,研究了荷载等级对RC梁钢筋锈蚀率、挠度以及剩余承载力的影响。首先,进行无氯离子侵蚀作用梁的抗弯极限承载能力试验,并基于规范对挠度的规定确定了RC梁超载状态与正常使用荷载状态之间的界限。在此基础上,采用电化学的方法实现钢筋的加速锈蚀,并进行了正常使用荷载状态及两级超载作用下RC梁受氯离子侵蚀后的抗弯试验。结果表明,超载对钢筋的腐蚀,挠度的增长有放大作用,对承载力的减小有着明显的影响。实际工程中的结构绝大多数都是承受荷载与腐蚀的共同作用,在对结构进行耐久性评估时,应同时考虑以上两种因素。

关键词：桥梁工程钢筋混凝土超载锈蚀挠度剩余承载力

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基于实测数据的悬索桥钢箱梁温度场特性研究

中国公路学报 2017年第3期30卷 56-64页

作者：刘扬张海萍邓扬江楠张建仁长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410114

为明确大跨度悬索桥扁平钢箱梁温度和温度梯度特征,以南溪长江大桥正交异性钢箱梁为研究对象,基于健康监测系统中温度传感器的长期实测数据,采用分段函数描述环境温度和日照辐射共同作用下钢箱梁日温度变化曲线。在此基础上,采用高斯混... 详细信息

为明确大跨度悬索桥扁平钢箱梁温度和温度梯度特征,以南溪长江大桥正交异性钢箱梁为研究对象,基于健康监测系统中温度传感器的长期实测数据,采用分段函数描述环境温度和日照辐射共同作用下钢箱梁日温度变化曲线。在此基础上,采用高斯混合模型描述钢箱梁年温度多峰概率分布,并引入赤池信息判别准则(AIC)和贝叶斯信息判别准则(BIC)确定最优高斯分量数。统计钢箱梁一年日温差极值并进行参数评估,得到钢箱梁年温差极值分布模型。对年温差极值分布函数进行外推,得到设计基准期温差的极值分布函数并计算温差标准值。引入相关系数分析法对各温差组进行相关性分析,剔除实际不存在的温差模型。研究结果表明:相比正弦函数,分段函数能更准确地描述太阳辐射作用下箱梁截面日温度变化特征;当高斯分量数为3时,混合高斯模型拟合钢箱梁年温度概率分布最优;外推设计基准期模型能够较好地计算设计基准期温差标准值;通过相关性分析剔除了4组不存在的温差模式;得到顶板和腹板各8组温差模式;最后与《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)中钢混结构竖向正温差设计值进行对比,一、二级温度梯度与设计规范分别相差4.2℃和2.3℃。

关键词：桥梁工程温差模型极值分析法温度场相关系数温差标准值