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基于逆有限元法的形状还原传感阵列及桥梁挠度监测试验

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工程力学 2022年第11期39卷 89-96页

作者：雷雨恒任亮李宏男尤润州魏易博大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024

桥梁挠度是桥梁工程从设计阶段到运维阶段的重要控制指标,对其进行实时监测对桥梁工程的性能评估至关重要。该文提出一种形状还原传感阵列,该传感阵列基于逆有限元方法,仅通过有限点的实测应变数据即可实时、准确地还原出桥梁挠曲线。... 详细信息

桥梁挠度是桥梁工程从设计阶段到运维阶段的重要控制指标,对其进行实时监测对桥梁工程的性能评估至关重要。该文提出一种形状还原传感阵列,该传感阵列基于逆有限元方法,仅通过有限点的实测应变数据即可实时、准确地还原出桥梁挠曲线。详细阐述了逆有限元法基本原理与形状还原传感阵列装置,将该项技术应用于混凝土自锚式悬索桥梁模型进行挠度监测试验研究,分别对桥梁模型进行静态加载与动态加载,通过水准仪与激光位移计对还原得到的挠曲线形状与精度进行验证。结果表明:形状还原传感阵列对于桥梁挠度的监测具有易于安装、数据准确、实时性好的优点,不仅可以准确还原出桥梁挠度,而且可以实时反演出桥梁挠曲线形状,能够有效地评估桥梁工程性能质量。

关键词：桥梁挠度逆有限元法形状还原传感阵列结构监测欧拉-伯努利梁

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基于VMD-SVD的桥梁挠度监测温度效应分离方法研究

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桥梁建设 2023年第3期53卷 87-94页

作者：谭冬梅郭泰甘沁霖武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070

为实现桥梁挠度监测信号中温度效应的分离,提出一种基于VMD-SVD的挠度监测信号温度效应分离方法。该方法首先利用奇异值分解(SVD)对信号进行降噪,然后利用变分模态分解(VMD)对降噪后的信号进行分解,得到日温差效应分离结果;同时考虑到... 详细信息

为实现桥梁挠度监测信号中温度效应的分离,提出一种基于VMD-SVD的挠度监测信号温度效应分离方法。该方法首先利用奇异值分解(SVD)对信号进行降噪,然后利用变分模态分解(VMD)对降噪后的信号进行分解,得到日温差效应分离结果;同时考虑到年温差效应的频率接近0与长期挠度难以分离,对采样频率进行修正,使年温差效应的频率远离长期挠度,利用VMD实现长期挠度和年温差效应的分离。为验证VMD-SVD信号分离法的可行性,以武汉某大跨斜拉桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立大桥有限元模型进行挠度模拟分离,并对桥梁实测挠度监测信号进行温度效应分离。结果表明:挠度监测信号经SVD降噪处理后,温差效应分离精度显著提高;修正采样频率可解决长期挠度与年温差效应难以分离的问题;桥梁实测挠度监测信号温度效应的分离结果具有空间上的相关性和时间上的连续性,该方法可有效分离桥梁挠度监测信号中的温度效应。

关键词：桥梁挠度监测信号降噪温度效应分离变分模态分解奇异值分解桥梁监测

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基于网络摄像机的桥梁挠度非接触识别

工程力学 2022年第6期39卷 146-155页

作者：朱前坤崔德鹏杜永峰兰州理工大学防震减灾研究所甘肃兰州730050 兰州理工大学甘肃省减震隔震国际合作研究基地甘肃兰州730050

针对传统的桥梁挠度识别系统可达性差、效率低、不能全天候实时监测,建立了一种基于网络摄像机的桥梁挠度非接触识别系统。系统采用LED光源作为标志物,以网络摄像机作为采集设备,通过无线传输图像信息,利用计算机搭载基于HSV的快速模板... 详细信息

针对传统的桥梁挠度识别系统可达性差、效率低、不能全天候实时监测,建立了一种基于网络摄像机的桥梁挠度非接触识别系统。系统采用LED光源作为标志物,以网络摄像机作为采集设备,通过无线传输图像信息,利用计算机搭载基于HSV的快速模板匹配和基于颜色追踪(cvCamShift)的几何匹配算法获取目标的挠度时程信息,进而实现对桥梁挠度的非接触识别。通过在人行桥模型上进行四种工况的振动试验以及现场实桥测试,以此验证系统的可行性。研究结果表明:在模型试验中,系统识别得到的时域和频域信息与激光位移传感器对比的误差都小于0.6%,在雾气干扰下识别的误差仍可小于0.7%;实桥测试下,系统的识别结果与桥梁挠度仪对比的误差小于1.9%。由此表明系统鲁棒性强且经济性好,具备广泛的应用前景。

关键词：计算机视觉实时监测桥梁挠度非接触 HSV

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基于奇异值分解的桥梁挠度分离研究

中山大学学报（自然科学版） 2013年第3期52卷 11-16页

作者：刘夏平杨红孙卓杨坚刘爱荣广州大学土木工程学院广东广州510006 广州大学物理与电子工程学院广东广州510006

针对桥梁挠度各成分的分离问题,利用温度挠度具有周期性的特点,基于奇异值分解提取周期信号原理,提出桥梁挠度监测信号中精确分离各分量的方法。计算及分析结果表明,该方法能有效分离挠度监测信号中各种效应值,挠度分离效果良好,尤其对... 详细信息

针对桥梁挠度各成分的分离问题,利用温度挠度具有周期性的特点,基于奇异值分解提取周期信号原理,提出桥梁挠度监测信号中精确分离各分量的方法。计算及分析结果表明,该方法能有效分离挠度监测信号中各种效应值,挠度分离效果良好,尤其对具有周期性特点的桥梁挠度温度效应分离特别有效,为桥梁挠度信号分离提供了一种有效的方法。

关键词：奇异值分解桥梁挠度分离温度效应

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实时测量桥梁挠度

地震工程与工程振动 2002年第1期22卷 67-72页

作者：侯兴民杨学山廖振鹏马树林中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080

本文介绍了一种实时测量桥梁挠度的方法．大量的实验分析数据表明：采用ＱＹ型倾角仪测量得到的桥梁挠度时程曲线有很高的精度，从而为桥梁的安全性评价和工程验收提供了可靠的依据．该方法真正实现了桥梁挠度的动态测量，避免了传统静... 详细信息

本文介绍了一种实时测量桥梁挠度的方法．大量的实验分析数据表明：采用ＱＹ型倾角仪测量得到的桥梁挠度时程曲线有很高的精度，从而为桥梁的安全性评价和工程验收提供了可靠的依据．该方法真正实现了桥梁挠度的动态测量，避免了传统静态测量方法必须采取的封桥措施，提高了检测效率，工程应用前景广阔．

关键词：桥梁挠度实时测量 QY型倾角仪安全性评价静态测量

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融合多源测量数据的桥梁挠度异常探测方法

测绘通报 2022年第9期 105-110页

作者：陈睿哲涂伟李清泉谷宇左小清高文武深圳大学广东省城市空间信息工程重点实验室广东深圳518060 深圳大学自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室广东深圳518060 深圳大学深圳市空间信息智能感知与服务重点实验室广东深圳518060 昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 西安敏文测控科技有限公司陕西西安710199

桥梁是一种重要的交通基础设施,保障了人员和物资的流动运输,桥梁安全状态监测至关重要。受桥梁自身承重、桥面移动荷载和环境温度等因素的影响,桥梁挠度不断发生变化,而挠度异常可能会引起桥梁的结构性损伤而产生安全隐患。针对目前挠... 详细信息

桥梁是一种重要的交通基础设施,保障了人员和物资的流动运输,桥梁安全状态监测至关重要。受桥梁自身承重、桥面移动荷载和环境温度等因素的影响,桥梁挠度不断发生变化,而挠度异常可能会引起桥梁的结构性损伤而产生安全隐患。针对目前挠度异常探测方法没有综合考虑其外部环境和挠度自身变化特征的不足,本文提出了一种融合多源测量数据的桥梁挠度异常探测方法。利用环境温度、桥面移动荷载及桥梁挠度计算多源测量数据特征并融合,通过随机森林分类模型识别异常挠度。试验结果表明,本文方法的异常探测精度达到88.18%,效果良好,并且优于其他典型机器学习模型,能够帮助桥梁管理部门及时发现桥梁挠度异常情况,从而提高桥梁维护管理水平。

关键词：桥梁挠度异常探测数据融合随机森林

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大坡度高落差桥梁挠度监测方案试验研究

公路交通科技 2015年第11期32卷 88-93页

作者：刘智张宿峰蔡曙日刘京交通运输部公路科学研究院北京100081 黑龙江省高速公路建设局黑龙江哈尔滨150040

为了研究大坡度桥梁特别是大坡度中小桥梁挠度观测难的问题,对各种监测方法从测量精度、测量速度和测量范围等方面进行深入的分析与比较,指出各种方法的应用范围和特点。通过应用静力水准仪测试黑龙江牡丹江三股线大桥挠度,分析了静力... 详细信息

为了研究大坡度桥梁特别是大坡度中小桥梁挠度观测难的问题,对各种监测方法从测量精度、测量速度和测量范围等方面进行深入的分析与比较,指出各种方法的应用范围和特点。通过应用静力水准仪测试黑龙江牡丹江三股线大桥挠度,分析了静力水准仪的两种安装方法在测量过程中产生测量误差的原因,并进行误差精度分析。数据分析表明在中小桥梁挠度监测中,连通管液位式挠度测量法是目前常用方法中最适合的监测方法;而在高坡度中小桥梁中外接支架测量法比转接点测量法不仅降低成本,处理数据方便,而且精确度很高,可以在今后的检测工作中大规模推广使用。

关键词：桥梁工程桥梁挠度静力水准仪测量误差大坡度

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基于视觉的桥梁挠度测量方法与研究进展

实验力学 2021年第1期36卷 29-42页

作者：邵新星黄金珂员方魏康侯士通任祥云徐向阳董帅徐莹雋王澄非杨福俊吴刚何小元东南大学土木工程学院江苏南京211189 东南大学仪器科学与工程学院江苏南京211189 东南大学电子电工实验中心江苏南京211189 长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114

挠度是评估桥梁承载能力和健康状态最直观的指标。近20年来,基于计算机视觉的桥梁挠度测量方法凭借其非接触式、快速简易安装等优点,被逐步应用于实际测量中。本文从测量原理、测量方式和影响因素3个方面出发,介绍了当前基于视觉的桥梁... 详细信息

挠度是评估桥梁承载能力和健康状态最直观的指标。近20年来,基于计算机视觉的桥梁挠度测量方法凭借其非接触式、快速简易安装等优点,被逐步应用于实际测量中。本文从测量原理、测量方式和影响因素3个方面出发,介绍了当前基于视觉的桥梁挠度测量方法与研究进展。在测量原理方面,从相机标定、三维立体视觉、摄影测量、特征检测与匹配4个方面进行了介绍。在测量方式方面,介绍了单相机二维测量、双相机三维测量、基于摄影测量的准静态测量和位移传递串联相机网络多点动态测量。在影响因素方面,介绍了相机自身因素、标定因素、算法因素和环境因素4个方面对测量结果的影响,并总结了目前国内外的研究成果。最后对基于视觉的桥梁挠度测量技术的未来发展趋势做出了展望。

关键词：桥梁挠度摄像测量相机标定特征检测特征匹配计算机视觉

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激光基准桥梁挠度检测图像处理算法研究

仪表技术与传感器 2019年第9期 90-95页

作者：赵宏伟宋云峰王会峰黄鹤关丽敏穆柯楠渭南市交通工程质量监督站陕西渭南714000 长安大学电子与控制工程学院陕西西安710064

针对桥梁结构健康安全运行自动化检测的需求,利用激光基准的嵌入式桥梁挠度图像式检测原理,设计了透射式靶标的光斑中心检测算法。针对透射式激光靶标光斑中心的高精度实时检测,提出了一套光斑中心坐标的快速读取方法。该方法首先对第... 详细信息

针对桥梁结构健康安全运行自动化检测的需求,利用激光基准的嵌入式桥梁挠度图像式检测原理,设计了透射式靶标的光斑中心检测算法。针对透射式激光靶标光斑中心的高精度实时检测,提出了一套光斑中心坐标的快速读取方法。该方法首先对第一帧光斑图像采用金字塔模型获取其ROI区域;然后,采用基于序列图像块搜索方法快速获取后续图像的光斑图像的ROI区域;最后,在ROI区域内检测光斑的边缘,通过椭圆拟合的方法获取光斑图像的亚像素中心。该算法从应用层面解决了高精度和实时性的矛盾,保证了测量精度和效率。经实测发现:该算法挠度值的测量误差小于0.1像素,数据更新时间小于200 ms,同时满足了高精度和实时性的要求。

关键词：桥梁挠度光斑图像金字塔算法椭圆拟合 ROI区域光学智能靶标