大跨缆索支承型桥梁健康监测与评估系统的设计研究

随着我国经济迅速发展,对于交通运输能力的要求不断提高,结构健康监测（Structural Health Monitoring,SHM）系统越来越成为大型桥梁运营、养护管理、安全评估与维护的重要技术支撑。本文针对目前国内外大跨桥梁结构健康监测系统中存在的问题,围绕“结构健康监测、日常养护检测系统、周期检测相结合,综合建立大跨桥梁结构状态识别与安全评估系统”的思想,主要就建立大跨缆索支承型桥梁结构健康监测系统中的问题进行了研究,提出了明确的系统的总体设计原则、构成以及功能目标,对系统设计与安全评估目标的关系问题进行了分析研究,阐述了监测项目选择、传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据处理与控制子系统、结构状态识别与安全评估子系统的设计原则或思路。     

南京长江第四大桥结构健康监测系统设计

<正>我国已建设成为桥梁大国,桥梁结构健康监测技术正成为大型桥梁工程结构安全运营和养护管理的重要保障技术,桥梁结构健康监测监测方法和技术的研发和应用吸引了我国土木工程领域众多科技工作者极大的兴趣,井得到了快速发展和应用。本文着重研究了南京长江第四大桥结构健康监测系统的设计原则,阐述了桥梁结构健康监测系统的传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据管理子系统以及结构状态识别与综合评估子系统的设计方法和功能要求。     

斜拉桥结构健康监测系统的设计与实现(I):系统设计

结构智能健康监测愈来愈成为重大工程结构健康与安全的重要保障技术,也愈来愈成为重大工程结构损伤积累乃至灾害演变规律的重要研究手段。斜拉桥健康监测系统是由传感器子系统、数据采集与传输子系统、结构分析子系统和数据管理子系统组成的,不同系统的谐调运行需要通过系统集成技术来实现。首先从监测内容、等级和功能等方面研究健康监测系统的总体设计原则;然后,分局部监测变量和整体监测变量研究传感器的最优测点确定方法和原则,提出传感器的选型原则;提出数据采集系统的总线设计方法和方案,研究数据采集系统硬件和软件设计方法;提出数据传输系统的设计原则和方法;给出斜拉桥基于构件和基于结构体系的安全评定设计方法;提出斜拉桥施工监控、成桥试验、运营健康监测和养护管理四位一体系统的共享设计原则;提出系统集成技术的软件设计方法。     

斜拉桥结构健康监测系统的设计与实现(Ⅰ):系统设计

结构智能健康监测愈来愈成为重大工程结构健康与安全的重要保障技术,也愈来愈成为重大工程结构损伤积累乃至灾害演变规律的重要研究手段.斜拉桥健康监测系统是由传感器子系统、数据采集与传输子系统、结构分析子系统和数据管理子系统组成的,不同系统的谐调运行需要通过系统集成技术来实现.首先从监测内容、等级和功能等方面研究健康监测系统的总体设计原则;然后,分局部监测变量和整体监测变量研究传感器的最优测点确定方法和原则,提出传感器的选型原则;提出数据采集系统的总线设计方法和方案,研究数据采集系统硬件和软件设计方法;提出数据传输系统的设计原则和方法;给出斜拉桥基于构件和基于结构体系的安全评定设计方法;提出斜拉桥施工监控、成桥试验、运营健康监测和养护管理四位一体系统的共享设计原则;提出系统集成技术的软件设计方法.     

中山二桥结构健康监测系统研究与设计

本文介绍中山二桥的健康监测系统,围绕中山二桥运营、管养的需求,研究设计了桥梁结构健康监测系统的总体构成、各子系统的构成及实现方法,确定了监测内容和布点原则,设计了桥梁结构状态识别与评估的方法与策略等。     

润扬大桥结构健康监测策略研究

桥梁结构健康监测与安全评估系统是桥梁结构养护决策系统的支撑条件之一,是保证大跨桥梁正常安全运营的重要手段.文章对建立大跨桥梁结构健康监测系统的关键问题--大跨桥梁结构健康监测策略进行了分析研究,重点讨论了桥梁结构健康监测项目的选择依据以及传感器优化布设的原则与依据,提出了润扬大桥结构安全健康监测系统的传感器测点布置.     

结构健康监测研究进展及增加建筑智能化程度

综述了结构健康监测系统的部分应用,分析了当前公共建筑结构健康监测中的一些重点难点.在此基础上,从智能建筑发展的角度提出了一套大型公共建筑健康监测系统的设计流程,其中强调了以传感器布置、损伤识别和安全评估作为当前研究重点,使整个结构的监测与安全评估有机结合,从而为智慧城市的发展奠定基础,为智慧城市的发展奠定基础.     

上承式铁路拱桥健康监测系统设计

桥梁健康监测目前已广泛应用于大型桥梁的运营管理和维护中。文章以某上承式铁路拱桥为背景,研究设计了整个监测系统的监测内容和布点原则、总体系统构成和各模块功能,对桥梁的安全与预警评估模块设计进行了简要介绍。健康监测系统的设计与实施,对提升桥梁的运营安全和桥梁整体管养水平有着重要作用,可为国内同类工程参考。     

淮安大桥结构健康监测和评估系统研究与实施

介绍了淮安大桥结构健康监测和评估系统研究与实施的主要成果,其中包括:主要监测项目的确定和监测策略、结构有限元分析、测点布置、结构健康监测与安全评估软件等。文中较为系统地阐述了目前预应力混凝土斜拉桥结构健康监测系统建立与研究中的主要问题。     

鄱阳湖大桥健康监测系统研究与设计

文章介绍了鄱阳湖大桥长期健康监测系统的总体结构和主要监测内容,同时还介绍该系统的设计方案、总体要求和数据采集、数据库管理与查询的主要功能及安全报警功能,研究设计了桥梁结构状态识别与评估的方法与策略等.     

地下工程施工和运营期监测的研究与应用进展

监测是保证地下工程结构建造和服役期间安全的有效手段之一,相对土木工程其他领域,其监测更加复杂。探讨了国内外地下工程施工期安全监测及运营期健康监测和相关关键技术的研究与应用现状,给出了基于新材料传感、智能传感、4D BIM、计算机视觉、虚拟现实、增强现实、星载雷达、3D激光扫描、大数据、无人机遥感等的地下工程监测系统实现的新方法和建议。结合我们前期研究成果重点阐述了地下工程监测技术的发展趋势,并针对未来监测面临的挑战,提出了具体的可实施的技术路线,主要包括:施工监测的数字化管理,基于环境保护的智能化监控,高精度大范围信息化反馈施工,风险识别与监控预警,基于大数据技术的监测数据挖掘分析。     

Life-cycle of structural systems: recent achievements and future directions

Structural systems are under deterioration due to ageing, mechanical stressors, and harsh environment, among other threats. Corrosion and fatigue can cause gradual structural deterioration. Moreover, natural and man-made hazards may lead to a sudden drop in the structural performance. Inspection and maintenance actions are performed to monitor the structural safety and maintain the performance over certain thresholds. However, these actions must be effectively planned throughout the life-cycle of a system to ensure the optimum budget allocation and maximum possible service life without adverse effects on the structural system safety. Life-cycle engineering provides rational means to optimise life-cycle aspects, starting from the initial design and construction to dismantling and replacing the system at the end of its service life. This paper presents a brief overview of the recent research achievements in the field of life-cycle engineering for civil and marine structural systems and indicates future directions in this research field. Several aspects of life-cycle engineering are presented, including the performance prediction under uncertainty and optimisation of life-cycle cost and intervention activities, as well as the role of structural health monitoring and non-destructive testing techniques in supporting the life-cycle management decisions. Risk, resilience, sustainability, and their integration into the life-cycle management are also discussed.     

Frontier of continuous structural health monitoring system for short & medium span bridges and condition assessment

It is becoming an important social problem to make maintenance and rehabilitation of existing short and medium span(10-20 m) bridges because there are a huge amount of short and medium span bridges in service in the world. The kernel of such bridge management is to develop a method of safety(condition) assessment on items which include remaining life and load carrying capacity. Bridge health monitoring using information technology and sensors is capable of providing more accurate knowledge of bridge performance than traditional strategies. The aim of this paper is to introduce a state-of-the-art on not only a rational bridge health monitoring system incorporating with the information and communication technologies for lifetime management of existing short and medium span bridges but also a continuous data collecting system designed for bridge health monitoring of mainly short and medium span bridges. In this paper, although there are some useful monitoring methods for short and medium span bridges based on the qualitative or quantitative information, mainly two advanced structural health monitoring systems are described to review and analyse the potential of utilizing the long term health monitoring in safety assessment and management issues for short and medium span bridge. The first is a special designed mobile in-situ loading device(vehicle) for short and medium span road bridges to assess the structural safety(performance) and derive optimal strategies for maintenance using reliability based method. The second is a long term health monitoring method by using the public buses as part of a public transit system (called bus monitoring system) to be applied mainly to short and medium span bridges, along with safety indices, namely, “characteristic deflection” which is relatively free from the influence of dynamic disturbances due to such factors as the roughness of the road surface, and a structural anomaly parameter.     

大型水下盾构隧道结构健康监测系统的构建与应用

水下盾构隧道结构健康监测系统对于指导水下盾构隧道运营期维护管理工作具有重要意义。探讨大型水下盾构隧道结构健康监测系统的组成、监测重点、系统设计要点、数据管理模式等关键问题,并将其应用于南京扬子江隧道结构健康监测系统的构建。基于监测系统几个月的监测数据,分析水下盾构隧道结构随外载环境变化的响应规律。建立基于在线监测数据的隧道运营安全状况的实时模糊综合评价模型,其中采用三标度法确定权重,采用正态分布型函数确定隶属度,最终实现了对南京扬子江隧道结构健康状况的实时评价和预警。研究方法与思路对类似工程具有借鉴意义。     

一个可用于集成化建筑CAD系统的工程数据库模型

本文就集成化建筑ＣＡＤ系统中工程数据管理的有关问题进行了研究。通过对建筑工程系统的几个子系统：建筑、结构、暖通、给排水、电气和工程预算等对数据的Ｉ／Ｏ分析，建立了一个适用于集成化建筑ＣＡＤ系统的全局数据模型，并在此基础上设计了一个具有高集成度的工程数据库模型。     

桥梁结构工程健康监测安全预警系统

针对长期服役的土木工程结构因负载、结构老化、自然灾害等造成的结构损伤带来的安全隐患,建立了基于B/S的桥梁结构健康监测、安全预测平台,在线监测影响桥梁结构健康的主要参数,对异常参数信号进行报警处理,并对历史数据走势采取多项式、对数、线性及指数等4种回归预测方法进行趋势预测,以判断桥梁结构损伤走势。从系统设计方面,详细介绍了系统功能模块和软件架构,并结合Silverlight强大的界面表现能力实现了具有丰富体验的界面效果,增强了软件的友好性和交互性。     

Data anomaly identification method based on local outlier factor and application in monitoring data of heritage building structure

基于结构健康监测，深入挖掘监测数据信息是获取古建筑结构健康状态，是保证其耐久性与安全性的重要手段。为精准开展数据分析与结构安全评估工作，区分硬件异常、人为扰动或环境突变两类数据异常成因，分别定义两类砌体结构古建筑监测数据异常。结合砌体结构古建筑监测数据长期静态缓变的特性，提出基于密度的改进离群点识别算法以提高监测数据清洗的质量。通过对时间序列数据的压缩分割，以及子时间序列数据的转化，实现精准拾取数据中的局部离群点。经定性定量分析，基于局部离群密度的改进离群点识别算法对于识别砌体结构古建筑监测数据局部离群点的准确度高、效率高，能够解决现有数据离群点识别算法不适用于砌体结构古建筑监测数据的问题。     

基于局部离群因子的数据异常识别方法及其在古建结构监测中的应用

基于结构健康监测，深入挖掘监测数据信息是获取古建筑结构健康状态，是保证其耐久性与安全性的重要手段。为精准开展数据分析与结构安全评估工作，区分硬件异常、人为扰动或环境突变两类数据异常成因，分别定义两类砌体结构古建筑监测数据异常。结合砌体结构古建筑监测数据长期静态缓变的特性，提出基于密度的改进离群点识别算法以提高监测数据清洗的质量。通过对时间序列数据的压缩分割，以及子时间序列数据的转化，实现精准拾取数据中的局部离群点。经定性定量分析，基于局部离群密度的改进离群点识别算法对于识别砌体结构古建筑监测数据局部离群点的准确度高、效率高，能够解决现有数据离群点识别算法不适用于砌体结构古建筑监测数据的问题。