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基于动力响应桥梁位移影响线识别方法分析

南阳理工学院学报 2022年第4期14卷 93-98页

作者：尚稳齐吴德义安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601

位移影响线在桥梁检测领域具有重要作用,由于实桥检测采集到的数据中存在车辆动载效应,为得到桥梁准静态位移影响线需对采集到的信号做识别处理。本文以单孔跨径20 m的三跨连续梁模型为研究对象,分别用dbN小波变换、经验模态分解剔除桥... 详细信息

位移影响线在桥梁检测领域具有重要作用,由于实桥检测采集到的数据中存在车辆动载效应,为得到桥梁准静态位移影响线需对采集到的信号做识别处理。本文以单孔跨径20 m的三跨连续梁模型为研究对象,分别用dbN小波变换、经验模态分解剔除桥梁中跨跨中位移影响线的波动部分。通过引入相关系数和建立误差指标,定量分析两种方法对位移影响线的识别效果与结果的可信度,通过分析两种方法对简支梁桥与连续梁桥位移影响线的识别效果,分别给出两种方法对不同桥梁结构的适用性。

关键词：动力响应位移影响线影响线识别 dbN小波变换经验模态分解

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弯桥在局部损伤下的位移影响线分析

工业建筑 2014年第S1期44卷 534-537,539页

作者：魏婷婷张延庆李起航北京工业大学建筑工程学院北京100124

弯桥较直梁桥具有更复杂的变形以及受力特性,而针对其局部损伤识别的研究相对较少。位移影响线可以反映某一点的位移变化规律,在实际工程中可以直接测得。以弯桥位移影响线公式为依据,用梁格法建立了以某曲线匝道桥为工程背景的有限元模... 详细信息

弯桥较直梁桥具有更复杂的变形以及受力特性,而针对其局部损伤识别的研究相对较少。位移影响线可以反映某一点的位移变化规律,在实际工程中可以直接测得。以弯桥位移影响线公式为依据,用梁格法建立了以某曲线匝道桥为工程背景的有限元模型,用数值方法分析了不同位置、不同程度损伤与竖向位移测量值之间的关系。结果表明,弯桥在局部损伤下的竖向位移影响线二阶导数可以识别局部损伤的位置与程度,可试用于实际工程。

关键词：弯桥位移影响线位移测量值损伤识别梁格法

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桥梁位移影响线提取方法及其精度分析

现代交通技术 2018年第5期15卷 26-30页

作者：徐剑苏交科集团股份有限公司南京210019

桥梁位移影响线在桥梁模型修正、损伤识别、荷载识别等领域具有重要作用。实桥健康监测中,由传感器采集到的桥梁动载时程曲线不可避免地受到车辆动载效应的影响。为消除这一影响,以桥梁跨中挠度为研究对象,考虑动载效应进行挠度影响线... 详细信息

桥梁位移影响线在桥梁模型修正、损伤识别、荷载识别等领域具有重要作用。实桥健康监测中,由传感器采集到的桥梁动载时程曲线不可避免地受到车辆动载效应的影响。为消除这一影响,以桥梁跨中挠度为研究对象,考虑动载效应进行挠度影响线识别。根据挠度时程曲线特点,采用db N算法进行基于动载时程曲线的桥梁位移影响线识别,建立评价识别后曲线与标准静态影响线差别的误差指标,基于该指标验证该方法的准确性与适用性。结果表明,基于db N算法进行桥梁位移影响线识别的方法具有较高的识别精度与良好的适用性。

关键词：桥梁监测位移影响线动载效应车桥耦合

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结构位移影响线

青岛建筑工程学院学报 2003年第3期24卷 86-89页

作者：王竹赵作刚青岛建筑工程学院青岛266033 青岛质量检查站李沧区站青岛266100

结构位移影响线是工程中移动荷载下的结构位移规律的反映 ,是结构刚度计算的依据 .针对这种需要 ,笔者对移动荷载下的结构位移影响线的绘制和应用进行了探讨 .

关键词：结构刚度移动荷载影响线简支梁位移影响线

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基于图像处理技术的桥梁车辆移动荷载识别

基于图像处理技术的桥梁车辆移动荷载识别

作者：熊小兵东南大学

学位级别：硕士

近年来车辆超载频发。车辆超载不仅会使桥梁性能退化,甚至会引发安全事故。桥梁健康监测系统能对桥梁结构进行实时监测,避免车辆超载造成的不良影响。传统的监测方法虽然精度高,但是成本昂贵且安装不便。本文提出并研究了一种快速识别... 详细信息

近年来车辆超载频发。车辆超载不仅会使桥梁性能退化,甚至会引发安全事故。桥梁健康监测系统能对桥梁结构进行实时监测,避免车辆超载造成的不良影响。传统的监测方法虽然精度高,但是成本昂贵且安装不便。本文提出并研究了一种快速识别桥梁车辆荷载的方法,该方法采用非接触式的数字图像处理技术获取桥梁位移影响线并实现对桥梁车辆荷载的识别,具有成本低且无需安装传感器的优点。本文主要研究内容如下:首先,介绍了机器视觉和位移影响线的相关理论,继而研究了准静态位移影响线提取的方法,并采用数值模拟对四种方法进行了对比分析,确定了位移影响线的提取方法。其次,提出了基于位移影响线的桥梁车辆移动荷载识别方法。本文在位移影响线理论的基础上,提出了三阶导数法和最小二乘法。两种方法均利用位移影响线识别车辆速度,利用位移影响线的积分识别车辆总重。三阶导数法可利用位移影响线的三阶导数识别轴重、轴距。研究表明三阶导数法抗噪性能差,目前尚只能用于理论计算和较理想的情况。在此基础上提出了基于最小二乘法的荷载识别方法,该方法假定轴重位置已知,利用单位位移影响线和实测的位移影响线反算轴重,可有效识别车辆轴重。数值模拟验证了最小二乘法的可行性和正确性,结果表明该方法抗噪性能良好,且识别精度较高。然后,提出了基于位移影响线的桥梁损伤识别方法。基于位移影响线理论,提出了两种损伤识别方法,分别是位移影响线三阶导数法和差值剪力法。两者均利用三阶导数突变识别损伤位置,并利用损伤前后三阶导数值识别损伤程度。数值模拟结果表明三阶导数法和差值剪力法均能识别损伤位置和损伤程度,但两种方法抗噪性能差。差值剪力法在低噪声下可用于判断结构是否发生损伤。最后,采用实验室实验验证了本文提出的基于图像处理技术的车辆荷载识别方法的可行性和有效性。

关键词：桥梁健康监测数字图像技术位移影响线荷载识别损伤识别

基于特征指标和神经网络的大跨度自锚式悬索桥损伤识别研究

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基于特征指标和神经网络的大跨度自锚式悬索桥损伤识别研究

作者：李银鑫郑州大学

学位级别：硕士

大跨度自锚式悬索桥的柔度较大,在动荷载作用下易产生较大振动而出现损伤,针对该类型桥梁服役期的损伤识别研究在其检测、维护、加固甚至重建中具有重要意义。因此,本文在已有研究成果的基础上,根据位移影响线、小波包分析和神经网络原... 详细信息

大跨度自锚式悬索桥的柔度较大,在动荷载作用下易产生较大振动而出现损伤,针对该类型桥梁服役期的损伤识别研究在其检测、维护、加固甚至重建中具有重要意义。因此,本文在已有研究成果的基础上,根据位移影响线、小波包分析和神经网络原理,提出初步判断损伤、精准定位损伤和损伤程度分析的损伤识别方法。通过实例验证该方法的适用性,并对基于混合学习策略的BP神经网络进行可行性分析。以某高速公路大跨度自锚式悬索桥为研究对象,研究所提损伤识别分析方法对自锚式悬索桥的适用性,分析了随机车流、变速车辆荷载、噪音干扰等因素对识别方法的影响。主要研究内容有:(1)基于位移影响线和小波包分析的结构损伤识别方法根据位移影响线原理,构建位移影响线差(DDIL)和位移影响线差曲率(DCDIL)的损伤特征指标,用于初步判断桥梁结构损伤状态,大致定位损伤区域。依据小波包分析原理,构建小波包能量相对变化率(RES)的损伤特征指标,用于精准定位桥梁结构的损伤位置。以简支梁桥为例验证所提方法的有效性,结果表明:在各桥梁动力响应类型中以位移时程信号得到的RES曲线的综合识别效果最佳;识别结果受车速、车重和双向行车等因素的影响较小。(2)基于优化BP神经网络的结构损伤程度识别方法利用遗传算法并行化计算和模拟退火算法局部概率逃脱的特性,提出基于混合学习策略的BP神经网络,即遗传模拟退火算法优化BP神经网络(GASA-BP)。以简支梁桥为例进行损伤程度识别,对比分析BP、GA-BP(遗传算法优化BP神经网络)和GASA-BP神经网络的损伤识别情况。结果表明,GASA-BP有效提高了算法收敛性能和拟合能力,对结构损伤的整体识别误差量和误差率最小,能准确预测损伤程度,证明优化后的神经网络适用于结构的损伤程度识别。(3)大跨度自锚式悬索桥的结构损伤识别分析运用ANSYS软件建立大跨度自锚式悬索桥有限元模型,其中采用分段悬链线法确定主缆成桥线形,考虑主缆、吊杆、主梁和桥塔等的构件初始应变达到合理成桥状态,利用子空间迭代法分析结构的自振特性。采用所提出的损伤识别分析方法对大跨度自锚式悬索桥进行结构损伤识别分析,由DDIL和DCDIL指标对结构损伤进行初步判断,在大致定位的损伤区域结合RES指标对结构损伤进行精准定位,采用优化的神经网络对结构损伤部位进行损伤程度识别,并分析了随机车流、变速车辆荷载、噪音干扰等因素对识别效果的影响。结果表明,所提方法适用于大跨度自锚式悬索桥单点和多点的损伤位置及损伤程度分析;随机车流和变速车辆荷载等因素对RES损伤指标幅值影响明显,但不改变损伤识别规律;信号噪音对损伤识别结果影响显著,随着信噪比等级降低,识别精度都呈非线性趋势递减。

关键词：大跨度自锚式悬索桥损伤识别位移影响线小波包分析神经网络

环境温度对混凝土梁式桥静动力特性的影响研究

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环境温度对混凝土梁式桥静动力特性的影响研究

作者：周磊合肥工业大学

学位级别：硕士

基于静动力特性的损伤识别方法的基本原理是损伤会导致桥梁结构静动力特性(位移影响线、应变影响线和模态参数等)发生变化,然而环境温度也会改变桥梁静动力特性,进而影响损伤识别的效果。现有研究一方面对环境温度影响下的静力特性研究... 详细信息

基于静动力特性的损伤识别方法的基本原理是损伤会导致桥梁结构静动力特性(位移影响线、应变影响线和模态参数等)发生变化,然而环境温度也会改变桥梁静动力特性,进而影响损伤识别的效果。现有研究一方面对环境温度影响下的静力特性研究较少;另一方面环境温度影响下的动力特性研究通常针对特定某座桥梁展开,不具有通用性。鉴于混凝土梁式桥是应用最广泛的桥梁类型,本文重点是定量研究环境温度作用对梁式桥静、动力特性的影响。基于混凝土梁式桥静动力特性解析式推导了环境温度作用下静动力特性计算的迭代公式,并通过数值算例和实验室试验验证提出的迭代计算公式的有效性。本文主要研究内容如下:(1)从温度改变梁式桥材料弹性模量和几何尺寸角度出发,探明了影响静力特性的最主要因素;建立了梁式桥静力有限元模型,计算出不同温度下桥梁的位移和应变影响线;从影响线解析式出发,推导了等截面混凝土梁式桥通用的影响线和温度关系的迭代计算公式;通过等截面和变截面梁式桥数值算例验证了迭代计算公式的有效性和适用性。(2)从温度改变梁式桥材料弹性模量和几何尺寸角度出发,探明了影响动力特性的最主要因素;建立梁式桥动力有限元模型,计算出不同温度下桥梁的前三阶频率;从频率解析式出发,推导了等截面混凝土梁式桥通用的频率和温度关系的迭代计算公式;通过等截面和变截面梁式桥数值算例验证了迭代计算公式的有效性和适用性。(3)在环境耦合试验箱中进行简支梁和连续梁静力试验,利用传感器采集不同温度时荷载位于不同位置时梁式桥的位移和应变响应,进而计算位移和应变影响线,验证温度作用下静力特性迭代计算公式在实验室环境下的有效性。(4)在环境耦合试验箱中进行简支梁和连续梁动力试验,利用传感器采集不同温度时锤击作用下梁式桥的加速度响应,进而识别桥梁频率,验证温度作用下动力特性迭代计算公式在实验室环境下的有效性。

关键词：梁式桥环境温度位移影响线应变影响线频率

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多塔悬索桥活载效应简化分析

中国公路学报 2015年第11期28卷 60-66,81页

作者：孙斌胡志坚张力文秦一栋肖汝诚同济大学土木工程学院上海200092 武汉理工大学交通学院湖北武汉430063

为简化多塔悬索桥在活载作用下变形与内力的计算,将相邻跨主缆对加载跨主缆的约束效应等效为主缆弹簧,并基于全微分理论和平衡方程推导得到了等效主缆弹簧刚度,再计入桥塔抗推刚度后得到了加载跨主缆两端的总约束刚度;采用单位集中荷载... 详细信息

为简化多塔悬索桥在活载作用下变形与内力的计算,将相邻跨主缆对加载跨主缆的约束效应等效为主缆弹簧,并基于全微分理论和平衡方程推导得到了等效主缆弹簧刚度,再计入桥塔抗推刚度后得到了加载跨主缆两端的总约束刚度;采用单位集中荷载加载得到活载位移影响线,进而得到活载作用下的结构响应;与有限元分析结果进行对比以验证该方法作为概念设计阶段可靠估算方法的可行性。结果表明:与典型双塔悬索桥不同,多塔悬索桥位移影响线在加载跨内几乎不出现变号区域,且最大位移发生在跨中附近,对应全跨满布活载的加载方式;参数分析表明桥塔刚度增大有助于提高结构总刚度,但桥塔弯矩也随之增大;桥塔刚度较小时结构竖向刚度随主缆垂跨比增大而减小,桥塔刚度较大时规律相反;所提出的计算方法可作为概念设计阶段的可靠估算方法。

关键词：桥梁工程多塔悬索桥简化分析活载效应主缆弹簧等效刚度位移影响线

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基于位移影响线的城市立交桥拓宽改造研究

公路与汽运 2022年第5期 88-90页

作者：宋文锋唐春龙重庆中煤科工工程技术咨询有限公司重庆400042

对简支梁跨中、连续梁中跨跨中位移影响线方程进行推导,据此计算汽车荷载作用下桥梁结构的位移;以一城市立交桥拓宽改造工程为例,根据城市立交桥拓宽的特点,利用位移影响线精确分析新旧桥梁的变形差,通过调整新桥结构刚度使新旧桥梁结... 详细信息

对简支梁跨中、连续梁中跨跨中位移影响线方程进行推导,据此计算汽车荷载作用下桥梁结构的位移;以一城市立交桥拓宽改造工程为例,根据城市立交桥拓宽的特点,利用位移影响线精确分析新旧桥梁的变形差,通过调整新桥结构刚度使新旧桥梁结构位移基本相等,确保行车舒适,同时增强结构耐久性。

关键词：桥梁城市立交桥拓宽改造位移影响线