基于贝叶斯后验估计的桥梁动态称重算法理论与试验研究

桥梁动态称重(bridge weigh-in-motion, BWIM)利用过桥车辆对桥梁产生的动力响应快速识别车辆轴质量。由于实测的动力响应包含测量误差,在一定程度上降低了传统BWIM算法的轴质量识别精度。为了解决这一问题,提出基于贝叶斯后验估计的桥梁动态称重算法。该算法考虑了测量误差对轴质量识别精度的影响,假设测量误差和轴质量服从高斯分布,利用测量误差的标准差和轴质量标准差得到能抑制测量误差的约束因子,推导出新的轴质量求解方程。基于数值仿真和实桥试验,分别得到传统BWIM算法和贝叶斯算法的轴质量识别精度,并进行对比分析。试验结果表明：相比于传统BWIM算法,贝叶斯算法能够有效抑制测量误差的影响,明显改善轴质量识别精度。     

基于动应变的桥梁动态称重及其优化算法

将桥梁视为“称”对车辆进行动态称重,是一种获取桥面移动车辆行驶速度、轴距、轴重等信息的新方法。本文以桥梁不同截面动应变响应为对象,采用“峰值法”识别车辆速度、轴距,引入最小二乘原理识别车辆各轴重,再结合梯度法对初始识别结果值进行局部优化,最后建立车-桥耦合振动模型模拟桥梁动应变,对桥梁动态称重及优化算法进行数值仿真。结果表明,对已经具备一定精度的动态称重初始结果值进行局部优化能进一步提高精度,满足工程应用要求。     

公路动态称重系统的测试研究

针对超载车辆对公路设计和交通安全造成的隐患,设计了基于应变式称重传感器的动态称重系统.介绍了应变式称重传感器的结构特点、动态特性、信号采集放大与数模转换的硬件结构,以及信号提取和分析的信息模块.该系统经过开发与调试,可以在公路车辆限速行驶状态下,测出其静态质量和行驶速度.     

基于FLANN的动态称重法

根据“逆模型”的思想 ,利用神经元网络良好的逼近能力 ,基于函数联接型神经网络 ( FLANN)的传感器动态补偿方法和最小二乘法 ,提出了一种车辆动态称重解决新方法     

基于宏应变曲率的桥梁式动态称重方法研究

桥梁式动态称重技术利用桥梁响应反算车辆轴重、轴距等关键信息,相较于路面式称重技术,其安装维护避免了对正常交通的影响,应用前景广泛。然而,还存在着密集群轴难以识别、传感器耐久性不足等问题。为此,该文基于长标距光纤光栅(FBG)传感器序列测得的宏应变时程,提出车辆信息相关指标:宏应变曲率,并建立了新型桥梁式动态称重方法,可同时识别车辆车速、轴距及轴重。结合经试验验证的车桥耦合模拟获取不同参数工况下桥梁宏应变响应,对该方法在不同车型、车速、路面不平顺、传感器位置及标距长度等参数工况下的识别精度进行分析,结果表明:该方法车速、轴距的整体识别精度较高,受不同参数影响较小,误差小于1%,相较而言,轴重识别结果较不理想,尤其对于较小轴距的车轴或群轴,可通过缩短传感器标距长度进行改善,解决密集群轴难以识别的问题。该方法识别精度还不受传感器布置位置影响,可有效提升系统安装维护便利性。     

基于GA-PSO-BP的车辆动态称重算法研究

针对车辆动态称重系统测量精度较低的问题,提出基于遗传算法(genetic algorithms)和粒子群算法(particle swarm optimization)混合优化的BP神经网络(back propagation neural network)动态称重模型.首先利用小波变换对信号进行去噪滤波与信号重构.通过G...     

CEEMD-GRU模型动态称重算法研究

针对车辆动态称重过程中称重信号受外界干扰导致称重精度不高的问题,提出结合互补集合经验模态(CEEMD)和门控循环单元（GRU)神经网络的称重算法。采用CEEMD对原始称重信号进行分解,得到的残余分量为初步滤除干扰信号的轴重信号;然后将残余分量归一化后作为GRU神经网络输入层构建网络模型,输出车辆轴重。研究结果表明,除去个别因异常数据导致的不良结果,该方法车辆动态称重误差控制在1.2%以内。相比于传统的单一模型,称重精度更高,实用性更强。     

动态车辆称重物理模型及提高称重准确度研究

提出了车辆低速匀速驶过长方形秤台时长方向挠曲振动是导致动态称重不准确的主要原因,认定振动时质量块加速运动对传感器产生的惯性力影响称重准确度.建立了动态车辆称重的物理模型,给出了动态称重瞬时值分布的极差.要提高动态称重准确度,应对秤台加大阻尼、减小振幅、适当提高共振频率.设计制造了分体式小秤台强阻尼动态衡样机,经计量测试其性能优于长方形大秤台.     

动态秤称重干扰的量化评估方法研究

针对称重干扰对测量信号造成扰动并产生计量误差影响动态秤称重性能的情况,研究量化评估方法实现称重干扰的测量和分析.按照称重时间相同原则,采用称重数据处理方法处理称重干扰数据,获得干扰造成的计量误差,从而以不同场景的干扰组成成分不同为依据,统计量化评估不同干扰成分对计量结果的影响强度.回归系统性能研究,经过在动态秤的试验,...     

基于神经网络的动态称重系统的DSP实现

针对BP网络学习算法的特点,选取了TI的浮点芯片TMS320C6711,实现了基于DSP的BP网络学习算法,为神经网络在动态称重中的应用做了一些有意义的研究工作.     

改进的Bang-Bang控制算法的理论与试验研究

将电压的切换时间作为可调参数,提出了基于位移反馈的改进的Bang-Bang控制算法。建立了磁流变阻尼器对拉索减振的半主动控制的有限元模型以及基于dSPACE、MATLAB/Simulink和磁流变阻尼器等工具的半主动控制试验平台,从有限元数值仿真和试验实测两方面分析了改进的Bang-Bang控制算法和最优被动控制对拉索减振效果的影响。理论计算和试验实测结果都表明改进的Bang-Bang控制对拉索的减振效果优于最优被动控制,同样优于经典的Bang-Bang控制算法;半主动控制时阻尼器输入电压的切换时间对拉索系统的减振效果至关重要。     

耗能型桥梁抗震挡块试验研究

针对桥梁常在隔震支座处设置抗震挡块以防止地震时桥梁发生横桥向落梁破坏,提出新型耗能型桥梁抗震挡块。小震时该抗震挡块保持弹性,能提供抗力限制桥面板位移;大震时该挡块屈服耗能,能减小桥梁的地震响应。设计5个抗震挡块试件病进行拟静力试验研究。试验结果表明,构造合理的耗能型桥梁抗震挡块可提供充足承载力与良好耗能能力。     

西部河谷地区三水河桥址风场特性试验研究

以三水河特大桥为工程背景,通过风洞试验研究了西部河谷地区桥址处风场特性,分析了西部河谷地区不同风向来流时桥址处风剖面、湍流强度、积分尺度及脉动风功率谱变化情况。通过梯度风速相似关系,结合规范梯度风速,提出由风洞试验实测桥址处风剖面指数及梯度风高度反算桥梁设计基准风速的方法。试验结果表明:当来流与河谷走向一致时风剖面接近幂指数分布,其他风向角风剖面不能用统一的幂指数分布表示,河谷风平均风剖面指数较其他风向小,拟合得到指数为0.142;河谷内的湍流度比较大,特别是在接近边坡的位置,桥面高度跨中的湍流度大于15%;由于桥梁结构位于河谷内,平均风速在来流风速的基础上被衰减而非放大,桥址处无明显的峡谷风效应;湍流积分尺度与脉动风功率谱的变化需要考虑周围山地的影响。     

基于改进粒子群算法的最小二乘影响系数法的理论及实验研究

针对最小二乘影响系数法平衡过程中出现的某些测点残余振动较大及平衡质量较大等问题,将一种基于遗传交叉因子改进的粒子群算法引入到转子动平衡最小二乘影响系数法中。实例计算说明改进后的算法具有很好收敛特性和全局搜索能力,与基本最小二乘影响系数法计算结果相比,有效降低最大配重质量和最大残余振动大小。通过实验验证了结果的正确性和方法的可行性。     

Performance of a fiber reinforced polymer web core skew bridge superstructure. Part II: failure modes and parametric study

A finite element model, validated using field test data, has been developed to study the structural behavior of a fiber reinforced polymer (FRP) web core skew bridge superstructure. The failure modes are considered in this second part of a two-part paper. The multi-step finite element analysis is performed to study the structural strength failure based on the Tsai-Hill theory. Moreover, the shear transfer capacity and the local buckling behavior of the bridge superstructure are investigated. Using the finite element model, a parametric study is considered to assess the contributions of the individual structural components to the structural behavior. Parameters including the integral parapet, web thickness, and configuration are considered. This parametric study revealed several possible design improvements to this kind of FRP bridge construction.     

桥梁动力测试信号的自适应分解与重构

针对桥梁结构动力测试信号噪声水平高、难以分离结构有效信号的特点,在总体平均经验模态分解方法和主成分分析的基础上,建立了自适应分解与重构方法。对经验模态分解结果的模态混叠现象进行深入分析,利用白噪声概率密度函数的均匀性对模态混叠模式一进行了改进,基于相关性分析改进了模态混叠模式二,改进后的分解方法在计算效率和分解精度上均有较大提升;随后对所有分解获得的固有模态函数进行多尺度主成分分析,实现降噪和选择并重构测试信号。分别用模拟信号和实际桥梁测试信号对所提方法的有效性进行了验证。结果表明:改进后的信号自适应分解和重构方法能在降噪的同时,有效地提取桥梁结构信息,可用于实际桥梁结构的动力测试分析中。     

光纤光栅传感技术在桥梁试桩中的应用

基于对光纤布拉格光栅(FBG)传感特性的理论分析,研制了可用于桥梁试桩应变监测的光纤光栅钢筋应变计,并进行了标定试验;研究了光纤光栅传感器的布设工艺,在某特大跨海大桥试桩项目中的钻孔灌注桩里成功地埋入了52支光纤光栅钢筋应变计,进行了荷载试验.研究结果表明,在桥梁试桩项目中利用光纤光栅传感技术可以方便有效地对试桩的应变进行多点实时监测,为桥梁桩基础的优化设计提供了可靠的依据.     

台湾后龙溪桥风洞试验研究与静风响应分析

摘 要：通过风洞试验研究了台湾后龙溪桥气动稳定性;获得了混凝土梁和钢梁两种断面发生涡振的条件、涡振锁定风速范围及涡振振幅;对自然界和风洞中的风轴和体轴异同进行了区分;实测了两种断面的静气动力系数;最后进行了非线性静风荷载响应分析。研究结果表明：实桥风速达到135m/s,不会发生气动失稳;钢梁和混凝土梁断面+3°攻角时在均匀流场中会发生竖向和扭转涡振,扭转涡振风速锁定风速很高,而且范围很宽;在紊流度约为10％风场中,攻角在-3°～+3°范围内,未观测到明显涡振;由静风荷载引起的主梁附加攻角很小,风荷载非线性对主梁扭转位移和侧向位移影响很小,而对竖向位移影响相对较大,原因是竖向风荷载引起主缆刚度改变。     

Using response surface design to determine the optimal parameters of genetic algorithm and a case study

Genetic algorithms (GAs) are efficient stochastic search techniques for approximating optimal solutions within complex search spaces and used widely to solve NP-hard problems. Genetic algorithm includes a number of parameters whose different levels strictly affect the performance of the algorithm. The general approach to determine the appropriate parameter combination of GA depends on too many trials of different combinations, and the best one of them that produces good results is selected for the programme, which would be used for problem solving. A few researchers studied on the parameter optimisation of GA. In this paper, response surface-dependent parameter optimisation is proposed to determine the optimal parameters of GA. Results are tested for benchmark problems that are most common in mixed-model assembly line balancing problems of type-I.