重载铁路简支板梁动挠度实时监测技术研究

20世纪50年代普通钢筋混凝土低高度板梁为适应平原地区和枢纽站场,以降低线路标高,满足桥下净空为要求而广泛采用。但是随着重载线路荷载等级及频次的大幅提高,桥梁结构面临着静力承载能力和疲劳损伤双重挑战,逐步呈现出不同程度的结构性损伤,表现出挠度增大、横向裂纹开合明显,其中挠度是直接反映结构竖向刚度变化的关键指标。在相同工况条件下,移动荷载作用下的动挠度大于静力荷载作用的挠度,所以研究中小跨径老旧桥梁的动挠度实时监测技术,对保障运输安全有序具有重要意义,同时可为同类型桥梁的检养修提供依据。

铁路桥梁动挠度惯性测量方法

铁路桥梁动挠度测量一直是困扰工程界的难题。传统的相对式测量方法需要在测量现场找到静止不动的基准点，难以实现。用地震式传感器测量动挠度，传感器的有限低频效应导致输出信号的畸变。本文提出一种结合信号恢复处理，用地震式低频振动传感器测量桥梁动挠度的新方法。利用信号恢复技术，补偿因地震式低频振动传感器频率特性而畸变的输出信号。本文深入讨论系统存在零点时的恢复方法以及噪声下信号恢复处理的不适定性问题。利用桥梁动挠度的部分先验知识，外推信噪比差的部分低频谱线，反演原始信号。本文的研究为列车激励下桥梁空间振动形态的测量提供了便捷有效的手段。

最小平方卷积反演算法及其在桥梁动挠度测量中的应用

本文给出的最小平方卷积反演方法 ,利用了输入信号的时限约束 ,用Hilbert空间中的正交投影的方法 ,得到最小平方意义下的最优解 .本文利用该方法成功地从惯性传感器信号中反演出桥梁动挠度信号 ,并给出与其他方法的比较 ,证明了该方法的有效性 。

FMCW毫米波雷达在高铁桥梁动挠度监测的应用

针对高铁桥梁传统振动监测方法过程复杂、成本高、精度低等问题,对盐通高铁桥梁的挠度监测应用了基于FMCW体制的地基毫米波雷达,该体制雷达操作方便、体积重量小、精度高、成本低。阐述了由雷达回波相位反演桥梁形变信息的基本原理,简要介绍了其系统组成以及雷达参数,展示并分析了在盐通高铁联调联试期间不同车速运行时24 m简支梁跨中竖向动挠度监测结果。数据结果表明:在一定的速度范围内,随着列车车速逐级提升,桥梁跨中位置的动挠度呈现出总体增加的趋势,在某些速度上存在挠度减小的情况,当车速达到340 km/h时,竖向动挠度达到峰值,随着车速再增加,桥梁产生的竖向挠度会有所下降。实验结果证明,所采用的FMCW毫米波雷达是一个高精度的桥梁振动监测雷达,能够准确监测桥梁的复杂振动,其便携、高精度的优势为我国高铁桥梁健康监测提供了新的方法。

混砂车螺旋输砂器螺旋体动挠度分析研究

对螺旋输砂器螺旋体结构模型进行简化,利用振动学理论和边界条件推导出其振动方程和动挠度的计算公式。计算出HS360型螺旋输砂器螺旋体的动挠度为3.19mm,为螺旋输砂器螺旋体与壳体之间的间隙设计提供了理论依据。

GPS与微波干涉测量在桥梁动挠度测量中的对比分析

GPS实时动态技术已经在多座大型桥梁的位移测量中得到应用,而微波干涉测量技术近年来也在一些桥梁的挠度测量中得到应用。为评价这两种方法在超大跨度桥梁动挠度测量方面的适用性,在武汉阳逻长江大桥中对比使用了以卡尔曼滤波三差解算法为核心的GPS测量系统与基于微波干涉测量技术的建筑微变远程监测雷达。结果表明,GPS可以满足超大跨度柔性结构桥梁动挠度测量的要求,而建筑微变远程监测雷达由于其一维测量特性更适合于平面位移变化很小的桥梁。

一种新的高速铁路桥梁动挠度测试方法

动挠度测试是高速铁路桥梁荷载试验的一项重要检测内容。采用QY型倾角仪、小波分析和正交多项式函数组,成功地实现了高速铁路梁桥的动挠度测试。分析了QY倾角仪的动力特征,指出了此传感器在准确感应到梁体纵向倾斜的同时也能感应到梁体的纵向振动加速度。对QY倾角仪输出信号进行小波提升分解,提取出有用的纵向倾斜信号,然后再基于正交函数组计算出动挠度曲线。采用本方法与拉线式位移计在高速铁路桥梁上进行动挠度测试对比试验,试验结果表明本方法的测试结果与拉线式位移计的测试结果的误差非常小,可达到毫米级的精度,可用于高速铁路梁桥的动挠度测试。相比其他方法,本方法具有安装方便、可以测试任何条件下的桥梁的动挠度等优点。

桥梁动挠度计算速度积分方法

提出数值积分的方法,利用二次插值法把两个采样周期的速度值拟合成速度函数,对此速度函数在第一个采样周期内进行定积分,获得桥梁在此时间段内的振动位移.该方法实现了从磁电式速度传感器中导出桥梁的动挠度信号.试验结果表明,该积分方法具有较高的实时性和准确性.

桥梁动挠度计算的加速度积分方法

车辆通过时桥梁动挠度的测量与加速度测量相比有很多困难,因此考虑由加速度积分求得桥梁的动挠度.车辆进桥时实测振动信号表明桥梁的初始状态不是完全静止的,初始加速度、速度均是未知量.文章对测试加速度进行减去均值处理以消除初始加速度的影响,根据车辆出桥后梁在平衡位置处振动的特性消除初始速度的影响.算例表明,常荷载通过桥梁时由加速度积分所得动挠度与精确解吻合得很好.现场实验表明,采用本文的方法对测试加速度积分计算桥梁的动挠度是可靠和可行的.

简支梁在动载荷作用下竖向动挠度的计算理论研究

本文对简支梁在匀速常量力和匀速脉冲力的作用下，应用结构动力学理论，对梁的动力响应给出了近似解答。

桥梁动挠度数据分析及应用研究

动挠度是桥梁动载试验一项重要的检测内容,通常用来分析桥梁的冲击系数。此外,动挠度曲线还可以用来分析计算桥梁的自振频率、阻尼比以及桥梁的影响线。以某两跨一联连续钢箱梁桥为工程背景,通过对实测动挠度数据的分析,详细介绍了桥梁的冲击系数、自振频率以及影响线的分析计算方法。

车桥耦合作用下简支板梁的动挠度

针对简支板梁,建立了移动荷载作用下梁的振动方程和车桥耦合作用下车—梁系统的振动方程,分别解出前者的解析解和数值解,后者采用Newmark算法逐步积分求解。对两种模型下简支板梁跨中的动挠度进行比较分析,结果表明在对简支板梁进行动力分析时,考虑车桥耦合作用是必要的。

基于力平衡传感器测试高速铁路桥梁动挠度

针对动转角积分法间接地测试高速铁路桥梁动挠度需要高准确度的传感器测得梁体的横向动转角,提出一种基于高精度的力平衡传感器间接测试高速铁路桥梁动挠度的方法,该文选择合适的小波提升分解方法,从高精度力平衡传感器的输出信号中提取出有用的超低频转角信号,实现基于高精度力平衡传感器间接测试大跨度铁路桥梁动挠度。实测对比试验表明:此方法测试高速铁路桥梁的动挠度的精度可达毫米级。相比其他方法,该方法不需要静态参考点,可以测试任何条件下的桥梁动挠度。

不中断交通条件下大跨连续梁桥动挠度监测特性研究

以某大跨度连续箱梁桥为背景,对不中断交通条件下关键截面动挠度进行跟踪监测。通过小波分析等数据处理手段获得了大桥动挠度幅值变化、概率密度分布等统计特征参数,应用多种动挠度测试手段验证了测试结果的可靠性。监测成果为今后桥梁技术状况长期健康监测提供了比较基准,对同类桥梁受力状态评价和维护策略的制定具有重要参考价值。

RC梁在动载下绝对动挠度与相对动挠度关系的试验研究

本文对钢筋混凝土梁在动载作用下绝对动挠度与相对动挠度的关系进行了室内试验研究，结合一定的理论分析得到了两者的关系：相对动挠度是绝对动位挠度与静挠度的和。根据位移冲击系数的概念，得到了静挠度与绝对动挠度的关系。利用桥梁动态检测得到的绝对动挠度和计算得到的位移冲击系数，可以得到测点的静挠度，进而用校验系数判断桥梁结构的承载能力。在桥梁检测中实现了用动态检测代替静态检测。

倾角仪法测量高铁桥梁动挠度研究

荷载作用下,桥梁挠度测试方法有拉线位移计法、水准仪或全站仪法、光电或激光位移计法、全球定位系统(GPS)法、摄像法以及倾角仪法等,但这些方法在高速铁路列车作用下的高频振动实时动挠度测试方面的研究较少。基于倾角仪测试法,对高频振动下桥梁的实时动挠度测试方法进行研究。室内和现场测试结果表明:该法不仅可以测试梁两端的实时倾角值,而且通过测试桥梁有限部位的实时动倾角,可拟合得到整座桥梁的实时动倾角曲线,通过积分可得到桥梁的实时动挠度曲线,且测试的挠度值不受桥墩下沉及支座变形的影响。该方法可为高铁桥梁健康监测提供可靠的实时动倾角曲线和实时动挠度曲线。

系杆拱桥动挠度及竖向刚度分布现场试验研究

为评价行车荷载下系杆拱桥的振动特性,以三轴卡车为激振源,在一座钢管混凝土系杆拱桥上进行车致振动现场试验,实测了不同轴重和车速下桥梁的竖向振动位移响应。结果表明:桥梁最大动挠度随着轴重的增加而增大,但在试验车速范围内(10~60 km/h),动挠度随车速变化的规律性不明显。不同工况下的试验结果均表明跨中动挠度最大值小于1/4或3/4跨的动挠度最大值。通过有限元分析了该桥梁竖向刚度的纵向分布情况,解释了桥梁跨中挠度最值相对较小的试验现象。

考虑汽车悬架动挠度的模糊PID控制

为了提高某型汽车的性能,针对其单筒式油气弹簧建立了数学模型,分析了刚度、阻尼及摩擦力对其悬架动力学的影响.以车辆悬架动挠度为控制输入,建立模糊PID控制模型,应用Matlab/Simulink仿真编程,制定模糊控制规则,设计了半主动悬架模糊PID控制器,并针对瞬态激励输入进行仿真.仿真结果表明:模糊PID控制策略在半主动悬架控制的应用,改善了车辆平顺性,使响应快速稳定同时振荡减小.

无线MEMS电容式加速度传感器在港口吊机动挠度测试中的应用

港口吊机抓斗运行时,横梁将产生动挠度。动挠度仪或涡流传感器可以直接测量物理位移,但需要固定的安装点,其使用环境受限。动挠度信号主要以低频为主,普通的直接安装在吊机梁上的传感器因不能测得低频信号而无法测量动挠度。为此,开发了一种基于电容式低频振动传感器的无线动挠度测试系统,相对目前其他动挠度测试仪器及测试方法,系统使用方便,价格低廉。论述了无线加速度传感器的原理及系统集成技术;给出了通过加速度求动挠度的方法,并由此成功的对南通港某吊机动挠度进行了测试。结果表明,方法完全可行。

动挠度与桥梁健康监测

对动挠度和桥梁健康监测的应用、重要性做了详细的介绍,明确了动挠度在桥梁健康监测中应用的必要性、可行性。将挠度的理论分析与有限元分析相结合,得出了一些关于动挠度的结论。在动挠度研究的基础上,提出了桥梁健康监测的模型,可以使动挠度理论更好的应用于桥梁健康监测。