基于滑窗OPTICS算法和DATA-SSI算法的桥梁模态参数智能化识别

针对现有基于数据驱动的随机子空间(data-driven stochastic subspace identification,DATA-SSI)算法存在的不足,无法实现稳定图中真假模态的智能化筛选,提出了一种新的模态参数智能化识别算法。首先通过引入滑窗技术来实现对输入信号的合理划分,以避免虚假模态和模态遗漏现象的出现;其次通过引入OPTICS(ordering points to identify the clustering structure)密度聚类算法实现稳定图中真实模态的智能化筛选,最后将所提算法运用于某实际大型斜拉桥主梁结构的频率和模态振型识别过程中。结果表明,所提改进算法识别的频率值结果与理论值(MIDAS有限元结果)以及实际值(现场动力特性实测结果)间的误差均在5%以内,且识别的模态振型图与理论模态振型图具有很高的相似性。

基于泊松噪声-双边滤波算法的桥梁裂缝修补痕迹图像分割方法

裂缝作为混凝土桥梁的主要病害大量存在,部分裂缝修补后会二次开裂,在病害智能识别中,裂缝修补痕迹易与混凝土剥落等缺陷混淆,因此,裂缝修补痕迹的准确识别不仅是二次裂缝准确识别的基础,也是混凝土桥梁整体病害识别的重要环节。为了获取边缘清晰连续的裂缝修补痕迹,先对裂缝修补痕迹的图像添加泊松噪声,再利用双边滤波对添加的噪声及原有噪声进行平滑。然后用Otsu算法对裂缝修补痕迹进行图像分割,并使用峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)评价滤波效果,使用运行时间和最大连续可用内存块(LCFB)使用情况评价分割效果。最后以河南省某高速公路桥梁历年定检中的裂缝修补痕迹图像为例,对方法进行实际验证。结果显示:经过泊松噪声-双边滤波算法处理后,裂缝修补痕迹图像PSNR值最高约35.0901 dB,SSIM值可达约0.8801,说明添加泊松噪声可改善图像质量并优化双边滤波效果;经过Otsu算法进行图像分割的运行时间比其他方法约短25%~50%,LCFB比其他方法约提高0.25%;经过处理的裂缝修补痕迹图像达到理想预期效果,验证了提出方法的有效性和可行性。

融合多源数据的桥梁技术状况指标评定方法

为可靠地评定桥梁技术状况,针对桥梁技术状况评定过程的模糊性和不确定性特点,提出一种融合多源数据的桥梁技术状况指标评定方法。该方法首先通过云模型分别将桥梁技术状况指标的检测值和监测值转化为指标各等级的隶属度,并用隶属度构造改进Dempster-Shafer证据理论的基本信任分配函数,再结合证据冲突/一致度和信息熵确定综合权重系数,对基本信任分配函数进行修正,然后采用Dempster合成规则融合得到综合基本信任分配函数,最后依据最大隶属度原则得到指标的标度,实现桥梁技术状况的可靠评定。采用该方法和《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21—2011,现行评定方法)分别评定某座斜拉桥的索力指标,结果表明,与现行评定方法相比,该方法的评定结果对应的养护对策与实际养护对策更相符,该方法有效、可行。

基于永磁效应的钢绞线应力检测方法研究

基于永磁效应提出一种新的钢绞线无损应力检测方法,由永磁体的分子环流模型推导了矩形永磁体磁场强度分布,建立反映钢绞线应力与传感器内永磁体磁感应强度的力-磁关系理论模型。利用Ansys Maxwell电磁有限元软件对力-磁关系理论模型进行了数值分析。结果表明,钢绞线的受力状态与永磁磁感强度存在函数对应关系,以轴线中点为原点,原点起始磁强数值最高,此时钢绞线应变应力增大,磁感应强度数值沿两侧按一定规律逐渐减小。据此,提出一种新型的应力检测传感结构,并搭建了试验验证平台。试验数据分析表明,在多次加、卸载循环下,加载时磁通量随应力增大而减小,卸载时磁通量随应力减小而增加,线性函数和二次函数均能较好地描述磁感强度与应力应变值之间的相互关系,验证了笔者提出的检测理论和传感结构的可行性和有效性。

火灾后斜拉桥斜拉索损伤检测与结构安全性能评定方法研究

为准确分析火灾后斜拉桥斜拉索损伤状况,评定桥梁结构安全性能,根据桥梁火灾应急检测工程需求,提出一套火灾后斜拉桥斜拉索损伤检测与结构安全性能评定方法。该方法包括火灾现场勘察、斜拉索烧损状况检查、斜拉索损伤检测分析和结构安全性能评定4个阶段。根据斜拉索火灾损伤特点,开展高温后斜拉索高强钢丝和高密度聚乙烯(HDPE)护套试件拉伸试验,研究其高温后表观特征和力学性能指标随历经温度的变化规律,建立斜拉索历经温度及损伤定量检测分析计算公式,并将该方法应用于某独塔预应力混凝土斜拉桥火灾后斜拉索损伤检测与结构安全性能评定。结果表明:高温后斜拉索高强钢丝和HDPE护套的表观特征、力学性能均随温度升高呈现出明显的规律性变化;随着温度升高,高温后斜拉索高强钢丝的抗拉强度、屈服强度先降低后升高,弹性模量衰减缓慢,HDPE护套断裂标称应变逐渐降低;火灾后斜拉索和主梁承载能力满足使用要求,结构整体安全;所提出的火灾后斜拉桥斜拉索损伤检测与结构安全性能评定方法科学、实用、有效,可为火灾后斜拉桥损伤检测评定、营运管理和维修处治提供技术借鉴。

基于遗传算法的高速铁路桥梁损伤识别

针对高速铁路桥梁结构服役局部损伤问题,文章提出一种改进损伤识别因子并结合遗传算法的损伤识别方法。推导了任意单元长度组合的车辆-轨道-桥梁耦合单元及其动力方程,遗传算法采用锦标赛策略及最优保存策略2种选择算子,引入灾变及邻域搜索机制。通过对不同损伤工况进行多次独立重复计算,对算法的稳定性与准确性进行统计分析。结果表明:在信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)大于25 dB时,识别效果好,极少数误判的结果大概率存在于真实损伤位置的附近或对称处;与单个单元损伤情况相比,多个单元损伤工况平均第一次出现最优解的迭代次数略高,但整体都偏低;SNR与识别率(identification rate,IR)呈“扁S”型Logistic曲线关系。

在役客运专线常见跨径简支箱梁运营性能试验研究

为评价客运专线在役常见跨径简支箱梁在正常运营条件下的安全性和适用性,选择31.5 m跨径简支箱梁为对象,研究简支箱梁动力响应。研究结果表明:时速250 km/h及以下动车组作用下,在役31.5 m跨径简支箱梁跨中横向振幅、横向加速度在箱梁不同部位的振型一致,箱梁顶面位置与梁内底板位置处跨中横向振幅大小基本一致,竖向振幅略大。但各项运营性能参数均满足《高速铁路桥梁运营性能检定规定(试行)》的相关要求。

桥梁传感器优化布置的研究现状与发展趋势

桥梁在交通网络中充当着极其重要的角色,其正常运行与否关系到人民生活幸福指数的高低。所以,为其建立结构健康监测系统以实时监测其安全状态、预警其异常行为及预测其工作性能走向的方法极为必要。桥梁结构传感器的优化布置,简单来说就是通过正确合理地布置所需传感器来获取桥梁的各项信息。传感器的优化布置研究的关键则在于其布置方法与评价准则,国内外的学者经过多年的研究,在该领域取得一定的突破与创新,但是仍然存在很多不完善的地方,如何通过改进各种算法来确定传感器优化布置最优解成为研究的主要方向。该文重点阐述传感器优化布置准则和传感器优化布置的方法在目前研究方向中发挥的重要作用,并对桥梁健康监测的后续发展表达看法和展望。

现有桥梁技术状况评定的差异性研究与实际应用

桥梁技术状况评定是综合评定桥梁技术状况的主要手段,针对我国现阶段实施的《城市桥梁养护技术标准》(CJJ 99—2017)和《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21—2011)两本规范标准进行差异性研究,从多个维度展开分析,并结合典型工程实例进行应用研究,比较两本标准的差异性、适用性以及实际应用中的不同之处。

高速铁路桥梁检查制度研究

目前我国高速铁路桥梁现行检修规则发布于2011年,规则所制定的检查制度已无法满足当前高铁铁路桥梁运营维护技术发展的需求。本文结合当前高速铁路桥梁自身结构与运营特点,总结了现行检查制度应用存在的问题,全面梳理、对比、研究分析了国内外高速铁路检查制度,以及我国公路和城市桥梁现有检查制度,并在既有高速铁路桥梁检查制度的基础上,提出了一种新的高速铁路桥梁检查制度。该制度由6类检查模式组成,分别是初始检查、周期检查、定期检查、检定与试验、水文检查和专项检查。在保留原规范的周期检查、水文检查和专项检查基础上,对其他3类检查模式进行了重新划分,并细化了各检查模式的检查目的、检查内容和检查周期(使用范围)。研究成果可为今后高速铁路桥梁的检修提供参考。

基于Random Forest和层次分析法的混凝土连续梁桥耐久性评估

为了准确快速地评估混凝土连续梁桥的耐久性,避免造成结构耐久性评估结果受桥梁技术人员因对规范不熟悉的主观因素影响,基于层次分析法建立适用于混凝土连续梁桥的耐久性评估指标体系,构建随机森林耐久性评估模型。经过参数调优获得随机森林模型最优参数组合为105、10、2、2。结果表明:使用随机森林耐久性评估模型的精确率、召回率、F1值均大于87%;主梁裂缝、重载率、下部结构保护层厚度安全系数等对混凝土连续梁桥耐久性的影响依次递减。将评估结果与桥检报告技术状况等级、课题软件结果对比,验证了模型的可靠性。

钢管混凝土吊杆拱桥检测评估及加固改造探讨

文中以贵州省普通国省干线公路桥梁定期检查服务QLDJ-01标段钢管混凝土吊杆拱桥为例,对该桥的检测评估及加固改造方案进行分析;针对病害情况,提出更换吊杆、增设加劲纵梁、主拱圈灌浆、拱座加固、混凝土构件缺陷修复等加固改造方案,以提高桥梁结构安全性。

大悬臂盖梁现浇施工支撑体系的设计与选型

本文探讨在温岭市既有国道中央分隔带中新建大悬臂高架桥的施工策略,提出两种具有针对性的施工方案:门式支架与无落地支架。通过结构体系分析、截面设计和有限元模拟,揭示各自的优劣所在。门式支架刚度大,但会对地面通行能力产生一定程度的挤压和限制;无落地支架劣势是梁端变形较大,但其在施工过程中不会影响地面通行。实际施工时,工程人员可以根据现场实际情况灵活选择最适合的施工方案。

桥梁混凝土力学性能及耐久性能现场检测研究

文中以四川省某跨江大桥为例,采用现场静载试验和表观检查方法对桥梁混凝土进行力学性能和碳化深度检测。结果表明,该桥梁混凝土裂缝的主要形式为竖向裂缝,且大多数发生在桥梁结构中隔板处。中隔板和箱室顶板的混凝土强度略高于箱室腹板的混凝土强度,中隔板、箱室腹板及箱室顶板的力学性能等级均为良好。桥梁中隔板及腹板的混凝土耐久性优于箱室顶板混凝土耐久性。桥梁隔板及腹板的钢筋锈蚀性状优于箱室顶板混凝土钢筋的锈蚀性状。

预应力孔道压浆程度和波纹管材料对超声波层析成像的影响分析

为研究压浆程度和波纹管材料这2个因素对超声波层析成像检测预应力孔道压浆密实度精度的影响。首先,利用ANSYS/LS-DYNA软件,建立双孔预应力孔道混凝土结构的有限元分析模型;其次,分析了这2个因素对应力波传播的影响;再次,提取应力波初至时间,并应用超声波层析成像算法对其进行成像;最后,研究了这2个因素对超声波层析成像精度的影响。研究结果表明:当波纹管材料为金属时,缺陷处成像与背景成像区分度不明显,导致较难识别管道内的缺陷;当波纹管材料为塑料时,压浆程度为0的与压浆程度为50%的缺陷成像区分度较差,而压浆程度为100%时的与压浆程度为50%时的区分度较好,并可通过波速图的缺陷成像大小和颜色深度判断缺陷位置和缺陷程度。

桥梁病害检测及加固施工探析

文中以独山县大田埂大桥维修加固为例,通过质量状况检测,确定桥梁主要病害类型;根据静载及动载检测情况,对桥梁承载性能实施评价;通过综合比选,确定了粘贴碳纤维板加固方案。实践表明,经碳纤维板维修加固后,桥梁挠度、应变显著下降,承载能力与刚度得到大幅度提升,有效提高了桥梁整体使用性能,取得了良好的加固效果,充分验证了碳纤维板加固技术的可行性。

双塔三跨地锚式悬索桥荷载试验要点分析

桥梁荷载试验是分析和评定整座桥梁受力荷载等级最直观和最高效的方式。某双塔三跨地锚式悬索桥在通车后,在规定年限需要做一次静荷载和动荷载的桥梁检测。检测中,对桥梁静荷载和动荷载试验方案进行了优化,包括试验的具体内容及实施过程中的控制要点,对重点、难点问题提出了解决方案。实践证明,只有正确把控试验技术要点,才能保证荷载试验质量,提升荷载试验效率。

预应力混凝土桥梁锚下有效应力检测方法研究

为了提高预应力混凝土桥梁施工质量控制效果,针对预应力混凝土桥梁锚下有效预应力检测方法进行研究。根据预应力混凝土桥梁施工质量控制需求,运用多元线性回归函数准确获得预应力混凝土桥梁锚下有效预应力检测数据,并计算混凝土桥梁的有效预应力偏差、同束不均匀度以及同断面不均匀度,根据计算结果对预应力混凝土桥梁进行调整。试验检测结果表明:所研究方法能够准确预测预应力混凝土桥梁的锚下有效预应力检测结果,降低检测数据的偏差结果,使预应力混凝土桥梁预应力施工质量符合相关控制指标。

基于机器视觉的公路混凝土桥梁结构变形检测方法

针对传统方法在公路混凝土桥梁结构变形检测中应用效果不佳、检测误差较大且检测时间较长、无法达到预期的检测效果的问题,提出基于机器视觉的公路混凝土桥梁结构变形检测方法。利用深度相机对桥梁结构图像信息采集,并且对结构图像滤波、分割处理,采用机器视觉技术对桥梁结构边缘特征提取,估算桥梁结构变形量,以此完成基于机器视觉的公路混凝土桥梁结构变形检测。经试验证明,设计方法检测误差在3mm以内,检测时间在1s以内,具有良好的应用前景。

50m预应力T梁静力荷载检测问题分析

为分析静力荷载检测技术在50 m预应力T梁受力检测中应用的要点,首先应用MIDAS/Civil有限元软件构建主梁质量、刚度单元片梁模型,开展单梁现场分级加载破坏试验;然后,提出了静载试验检测方案,进而对桥梁结构正常使用状态、正常使用极限状态、极限承载力状态下校验系数、相对残余变形的变化趋势等展开分析;最后,对预应力桥梁结构校验系数的取值范围进一步细化。结果表明,静载试验在桥梁受力检测中较为适用,可为桥梁运行状况及健康状态的评价提供可靠依据。