基于边缘计算的建筑振动监测传感器应用研究

既有建筑因结构和材料的老化动力性能发生变化,导致结构损伤、抗震性能下降。对建筑进行结构动力特性实时监测是及时获得结构动力性能变化的主要方法之一。目前,无线振动传感器已广泛用于建筑结构的振动监测中,但存在数据传输量大、对通信带宽要求高等问题。因此,设计了一种基于边缘计算的建筑结构无线振动传感器,该传感器包含振动加速度信号采集、滤波、时频域分析、房屋振动信号分析等计算,将运算后的结果上传至服务器端,极大减少了带宽和通信量。通过小型振动台验证试验表明:该传感器能精确计算振动频率、振动加速度和速度,并依据房屋鉴定规范进行判定和报警,解决了无线振动传感器数据传输量大、智能化程度低的问题,具备广阔的应用前景。

基于卷积神经网络的航道边坡病害识别

内河航运是运输系统的关键组成部分,航道安全关系着水运系统的正常运转以及周边地区人民群众的安全。卷积神经网络技术在目标识别方面优异的效果为航道边坡病害检测提供了新的思路。针对人工检测效率低下的问题,文中设计了一种航道边坡病害分类识别系统,采集了三种典型航道边坡病害的图像数据集并进行了数据增强,使用改进的ResNet18网络进行训练,结果表明,该模型对边坡病害图像分类识别的精确率和召回率分别达到91.6%、91.53%,可有效替代人工检测方式。

基于虚拟仪器技术的振动台模型试验98通道动态信号采集系统研制

土工结构振动台模型试验除了需采集常规的加速度、位移、应变信号外,还需采集模型场地土中振动孔隙水压力、动土压力等信号,由于同步采集的动态信号的多样性和复杂性,一般的振动台信号采集系统难以满足这样的多种动态信号同步采集要求。基于传感器融合技术和虚拟仪器技术,研发了一套适用于多种类型信号输入的动态信号同步采集系统,可实现80通道动态信号、18通道数字信号的同步采集、回放和频谱分析等功能,并具有界面友好、使用维护方便等特点。

基于卡尔曼滤波算法的悬拼梁桥线形控制研究

线形控制是保证梁桥悬拼施工成桥后满足设计要求的关键。文章分析了桥梁拼装过程中的线形误差产生的原因,提出了考虑施工预拱度和拼装误差的梁桥悬拼高程预测方法及纠偏措施。该方法以卡尔曼滤波算法为理论基础,在状态方程中将相邻节段的设计高程之比作为测量系数,将相邻节段施工预拱度的差值作为控制量,通过卡尔曼估计器递推公式得到拼装过程中节段高程的最优无偏估计值。结合工程实例,通过高程预测方法得出悬拼过程中节段的挠度最大值为3.75 mm,成桥后桥梁挠度实测值与设计值的最大偏差为12.5 mm,满足线形控制要求。基于卡尔曼滤波的高程预测方法所得到的预测值与设计标高偏差较小,可为此类悬拼梁桥的施工提供一定的工程经验。

包带低冲击装置冲击试验及数据分析

文章主要阐述了包带低冲击装置冲击试验的过程及采用的试验技术,并对试验数据进行了处理和分析。通过大量的试验数据,对响应量级与测量点的位置分布、响应与包带预紧力的关系、冲击响应与装药量的关系、冲击响应与起爆器的关系、冲击响应的频率分布关系以及安装方式对试验结果产生的影响作了充分的分析。结果可为研究低冲击装置提供有价值的参考。

动力学环境试验数据采集系统结构及性能分析

文章在总线结构、硬件组成、数据管理模式、扫描正弦数据处理方法(频率辨识、幅值估计)方面研究了目前动力学环境试验各种数据采集系统的特点和差异,同时对未来超大型数据采集系统的发展趋势进行了分析。

卷积神经网络在桥梁结构表面病害检测中的应用研究

计算机视觉检测方法在桥梁结构检测中的使用极大地提高了检测效率,该方法的核心是图像分析处理。研究了深度卷积神经网络在桥梁结构表面病害图像分类识别上的应用。根据桥梁各类病害的统计,将桥梁结构表面病害归纳为裂缝、锈蚀与缺损三大类。通过迁移学习技术,迁移训练AlexNet卷积神经网络,构建了桥梁结构表面病害自动识别模型。对比了5种训练集与验证集的组合,结果表明训练样本的不同组合对模型训练具有一定影响。在不同验证集上,模型的最高正确率为98.21%,模型训练较好。在模型实际应用中,三种病害图像的识别率分别为裂缝86%、锈蚀82%、缺损70%,具有较高的识别正确率,可用于桥梁结构表面病害的快速识别。

应变测量中干扰数据的分析及处理

文章阐述了某振动试验中应变测量的干扰数据的分析及处理。主要从应变测量原理及不同测量方式的差异及特点分析了干扰信号产生的根源,提出了解决干扰的方法。同时从扫描正弦数据处理理论和方法上对结构响应数据中干扰信号的异常现象进行了分析。

钢管混凝土柱节点三维有限元受力分析

通过有限元法 ,对钢筋混凝土双梁夹柱穿心承重销的梁柱节点进行了三维受力分析 ,并进行了模型试验 ,三维分析结果与模型试验结果十分接近。此基研究成果已应用于工程实际。

航天器动力学环境试验标准体系研究

文中主要论述了我国标准体系框架和分类及军用标准体系,研究了航天器环境工程标准体系及航天器动力学环境标准的发展及其与国外标准体系的关系,探讨了航天器动力学环境试验验证系统及验证标准的发展及作用,阐述了航天器力学环境试验标准与国外同行业的差距及发展方向。

叠合梁桥监测数据预处理技术应用研究

桥梁健康监测采集的海量数据通常含粗差和噪声等,对桥梁安全评估产生一定的影响,因此如何保证监数据的可靠性成为评估的关键问题之一。文章以某叠合梁桥健康监测系统为背景,利用改进的数据跳跃点法处理监测数据中的粗差,结果表明改进的数据跳跃点法可以很好的解决监测数据多级异常跳跃的粗差,分析比对五点二次平滑法和移动平均法的数据“毛刺”处理效果,结果表明滑动平均法处理效果优于五点二次平滑法。

基于时间序列分析的房屋安全监测数据处理研究

房屋安全监测系统能够保障房屋的安全使用。对含有噪声的监测数据进行处理,从海量的数据中挖掘有用的信息,具有重要的工程意义。结合房屋结构的监测数据,给出了一套方便、实用的数据预处理方法,并建立时间序列模型,对某居民楼的倾斜数据实现自动化分析预测。结果表明,时间序列分析法充分利用了监测数据,能够提前判断房屋状态的变化趋势,及时对异常情况做出预警,为房屋的安全评估提供依据。

基于BIM技术的桥梁荷载试验应用研究

建筑信息模型(BIM)是实现建筑产业信息化的一项重要技术。近年来,房屋建筑等领域BIM技术得到了广泛的应用,然而,BIM在桥梁工程的应用目前处于初期阶段。文章以某曲线形混凝土梁桥为例,采用Autodesk-Revit软件,建立荷载试验的桥梁BIM模型,并利用Midas Civil对桥梁荷载试验进行有限元分析,将有限元分析结果集成到BIM模型中,进而直观显示桥梁荷载试验的状态。结果表明该方法不仅可以提高桥梁荷载试验工作效率还可以为桥梁后期管养及加固设计等提供基础数据。

振动台试验叠层剪切型土箱的研制

在总结国内外振动台试验用土箱的基础上,研制了一个15层叠层方钢管框架并辅之以双侧面钢板约束的叠层剪切型模型土箱,钢管框架层间相对运动和垂直振动方向两边界的自由运动大大削弱了土箱边界效应。平行振动方向土箱两侧安装4根立柱,立柱上安装与土箱侧壁接触的若干轴承以限制箱内土体的转动。采用正弦波激振的扫频法测量了模型土箱的自振频率,与ABAQUS软件模拟的计算结果基本一致;采用脉冲信号激振的自由振动法,测量了土箱的阻尼比;进行了正弦波和地震波激励的自由场地振动台试验研究,测试了模型地基地表和1m深处的加速度时程,提出边界效应指数作为衡量土箱边界效应的指标并对几种土箱进行了比较。结果表明:设计的叠层剪切型土箱能较好地模拟自由场地的边界条件,比较理想地削弱了边界上地震波的反射或散射效应。

多通道随机振动环境试验数据处理软、硬件的开发和应用

介绍多通道随机振动环境试验数据处理的软件和硬件。叙述了硬件方案的选择、硬件的配置、软件的环境和软件的组成等,并利用所开发的数据处理系统进行了卫星部件的随机振动试验。

冲击回波法识别混凝土缺陷试验研究

在混凝土试件中预制了不同尺寸、不同类型的缺陷,采用冲击回波测试方法对其进行了检测,对测试得到的曲线进行了时或和频域分析,提出了在实际工作中进行缺陷的方法,并给出了缺陷识别的建议。

基于视频图像处理技术的振动台试验动态位移测量方法

动态位移是振动台试验中的重要测量参数,由于受到测量条件的限制,常规的接触式动态位移测量方法往往难以实施。文中基于数字图像处理技术研究了振动台试验中动态位移的非接触式测量方法并开发了相应的程序。首先,使用数码摄像机获取结构上人工标靶的视频图像;然后,利用视频图像处理程序对采集到的图像进行处理,实现测点位置的自动识别与跟踪,从而得到测点位移的动态时程曲线。将该方法应用于某桥梁振动台试验中,较为简便的实现了板式橡胶支座变形和滑动位移参数的测量,且达到了较高的测量精度。

基于最优圆拟合原理的非接触性动态位移测试方法及可视化软件的研发

研发了基于最优圆拟合原理的非接触性动态位移测试方法及面向对象的可视化软件,采用小型振动台试验进行了应用验证。结果表明:研发的非接触性动态位移测试方法具有良好的标靶圆检测效果,可以完整捕捉标靶点动态位移,位移测试达到亚像素精度;对于不同频率的正弦波输入,非接触性动态位移测试方法识别给出的台面水平位移时程与应变式位移计测试给出的台面水平位移时程的相似度均高于0.98。该技术有效解决了传感器不便布设环境的位移测试、常规物理传感器测试方法的测试点位与位移量程受限的问题,并可避免由于接触对被测体产生的干扰。

预应力混凝土小型空心砌块带窗洞砌体抗裂研究

研究了砌体结构裂缝的种类与成因 ,对砌体房屋的温度裂缝进行了分析与计算 ,进行了预应力混凝土小型空心砌块带窗洞砌体的单调水平荷载试验 ,研究了预应力砌体的开裂位置、开裂荷载及抗裂性能。研究结果表明 ,预应力改变了砌体结构的开裂位置 ,显著提高了结构的开裂荷载 ,有效地改善了砌体结构的抗裂性能。

强夯施工环境振动影响的评价方法

通过强夯振动机理的分析 ,给出了强夯施工环境振动影响的测试仪器的组成和测试的方法 ,根据天然地震烈度和爆破安全振动速度 ,建立强夯振动对邻近建筑物影响的评价体系 ,引入了基于“城市区域环境振动标准”(GB10 0 70 - 88)的人体的振动影响评价体系。通过某港区强夯施工的环境振动监测 ,给出了实测的数据和结果。