自激非平稳振动数据驱动的拉索动力性能表征

1

作者 赵瀚玮 丁幼亮 +2 位作者 李爱群 张小楠 王智文 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期539-547,共9页

跨海斜拉桥的拉索在非极端风环境下会产生自激振动,基于现代监测与数据分析技术可即时把握拉索自激振动的数字特征,并以此反映拉索的实时动力性能。根据某跨海大桥主航道斜拉桥拉索振动加速度长期监测数据中的共性特征,提出基于振动加... 跨海斜拉桥的拉索在非极端风环境下会产生自激振动,基于现代监测与数据分析技术可即时把握拉索自激振动的数字特征,并以此反映拉索的实时动力性能。根据某跨海大桥主航道斜拉桥拉索振动加速度长期监测数据中的共性特征,提出基于振动加速度时间序列信号上包络线高斯混合模型和频域功率谱的拉索风致自激振动非平稳段自动提取方法。提出基于各自激振动非平稳时间序列进行主导频率识别,并采用带通滤波后的最后1个下降段数据进行阻尼比识别的策略,排除了振动幅值上升段环境风自然激励带入能量对阻尼比识别的干扰。基于各自激振动非平稳段主导频率-阻尼比的识别结果,通过对频率值进行聚类,得到各阶模态对应的模态频率-阻尼比数据簇。根据阻尼比数据的离散、偏态特征提出采用对数正态分布模型的e^(μ)和其累积分布函数的分位值来描述拉索阻尼比统计规律。采用各数据簇的频率质心以及阻尼比概率特征参数作为表征拉索动力性能当前状态的指标。针对背景工程的主要结论包括:桥梁拉索振动加速度信号噪声强、干扰大,在动力特征分析时须排除类似干扰;桥梁拉索的自激振动加速度幅值最高已超过3000 mm/s^(2),振动幅度较大;桥梁拉索的阻尼比平均水平约为0.03%,与设计规范推荐值相比偏低。 展开更多

关键词 结构健康监测 桥梁拉索 自激振动 动力性能表征 非平稳行为

在线阅读 下载PDF 职称材料

大跨多线高速铁路钢桁拱桥车——桥振动安全预警研究 被引量：11

2

作者 赵瀚玮 丁幼亮 +3 位作者 李爱群 王蔓亚 刘华 岳青 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期28-36,共9页

基于南京大胜关长江大桥健康监测系统,对高速列车行车工况下大跨多线铁路桥梁的振动响应进行在线识别。根据大跨多线铁路桥振动加速度幅值会在1个或多个车速点存在明显峰值的特征,提出基于小波包分解法和区间估计理论的车—桥振动安全... 基于南京大胜关长江大桥健康监测系统,对高速列车行车工况下大跨多线铁路桥梁的振动响应进行在线识别。根据大跨多线铁路桥振动加速度幅值会在1个或多个车速点存在明显峰值的特征,提出基于小波包分解法和区间估计理论的车—桥振动安全预警方法。依据不同行车工况下桥梁振动加速度响应幅值、高速列车车速的相关性,采用小波包分解法提取反映桥梁结构振动加速度幅值随车速变化的桥梁加速度幅值在列车车速坐标上的中值线;采用区间估计理论,得到反映桥梁运营过程中桥上列车载客量和轨道不平顺状况等随机因素对车—桥振动影响的桥梁加速度幅值围绕中值线的波动区间;最终基于加速度幅值—车速中值线和加速度幅值波动区间,实现运营中大跨多线高速铁路钢桁拱桥车—桥振动性能的安全预警。 展开更多

关键词 大跨多线钢桁拱桥 桥梁健康监测 车-桥振动 小波包分解 区间估计 安全预警

在线阅读 下载PDF 职称材料

车辆荷载-桥梁效应数字建模与系统状态监控 被引量：7

3

作者 赵瀚玮 丁幼亮 +1 位作者 李爱群 任昭昭 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期203-211,共9页

智能提取并分析了结构车致应变与桥上车辆荷载的特征参数.采用混合高斯模型分别建立车致应变幅值和总质量5 t以上车辆荷载参数的概率密度模型,确定其在统计意义上的重车簇.以车辆最大轴荷和车致应变幅值的重车簇概率特征值为基础,建立... 智能提取并分析了结构车致应变与桥上车辆荷载的特征参数.采用混合高斯模型分别建立车致应变幅值和总质量5 t以上车辆荷载参数的概率密度模型,确定其在统计意义上的重车簇.以车辆最大轴荷和车致应变幅值的重车簇概率特征值为基础,建立车辆荷载与车致应变关系映射数字模型,并根据朴素贝叶斯理论对其进行相关性增强处理,进而提出了一种反映车-桥系统物理状态的重车超载与结构开裂预警方法.结果表明:对于江苏境内的沈海高速公路,总质量5 t以上的最大轴荷数据更适用于挖掘与结构车致应变幅值的潜在相关性,两者重车簇的均值关系映射及车致应变重车簇95%保证率累积分布函数分位值可分别用于感知重车作用下桥梁的超载与开裂风险. 展开更多

关键词 结构健康监测 动态称重 车致应变 数字模型 状态监控 预警

在线阅读 下载PDF 职称材料

公铁两用斜拉桥竖向挠度的长期监测与分析 被引量：15

4

作者 丁幼亮 卞宇 +2 位作者 赵瀚玮 岳青 吴来义 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期271-277,共7页

以黄冈公铁两用大桥2015年前3季度主梁竖向挠度和温度的监测数据为对象,研究公铁两用斜拉桥主梁竖向挠度在温度、列车荷载和汽车荷载下的变化规律,重点讨论温度挠度与主梁的相关性、温度挠度的空间相关性以及列车挠度的概率统计特性。... 以黄冈公铁两用大桥2015年前3季度主梁竖向挠度和温度的监测数据为对象,研究公铁两用斜拉桥主梁竖向挠度在温度、列车荷载和汽车荷载下的变化规律,重点讨论温度挠度与主梁的相关性、温度挠度的空间相关性以及列车挠度的概率统计特性。分析结果表明:1)温度挠度与主梁温度之间存在较强的线性相关性。边跨跨中、主跨1/4跨、主跨跨中和主跨3/4跨随着温度升高呈下挠趋势;相应地,辅助跨跨中随着温度升高呈上拱趋势;2)辅助跨跨中、主跨1/4跨、主跨3/4跨与主跨跨中的温度挠度具有较强的空间线性相关性。辅助跨跨中挠度与主跨跨中挠度变化趋势相反,主跨1/4跨和主跨3/4跨的挠度与主跨跨中挠度变化趋势相同;3)列车挠度与主梁温度之间没有明显的相关性,可以采用t Location-Scale分布函数描述列车挠度实测数据的概率密度统计特性。 展开更多

关键词 公铁两用斜拉桥 竖向挠度 温度 列车荷载 相关性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于加速度监测的大胜关大桥车-桥共振分析 被引量：5

5

作者 丁幼亮 王超 +2 位作者 赵瀚玮 岳青 吴来义 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2016年第9期48-54,共7页

研究目的：桥梁结构的长期振动会直接影响桥梁服役状态和使用寿命，本文以大胜关大桥主梁振动为背景，研究高速列车通过时主梁振动加速度峰值与列车车速的相关性特征，重点讨论特定车速下大胜关大桥的共振特性，分析影响大胜关大桥共振... 研究目的：桥梁结构的长期振动会直接影响桥梁服役状态和使用寿命，本文以大胜关大桥主梁振动为背景，研究高速列车通过时主梁振动加速度峰值与列车车速的相关性特征，重点讨论特定车速下大胜关大桥的共振特性，分析影响大胜关大桥共振特性的主要因素，从而为研究大胜关大桥车桥共振机理和确定安全性能预警指标限值提供参考。研究结论：（1）高速列车通过时，主梁振动加速度呈现明显的非平稳振动特性，并且竖向加速度响应明显大于横向加速度响应；（2）大胜关大桥主梁横向和竖向振动均存在明显的共振现象，在150～250km／h的列车车速区间内，列车行驶于中间车道时存在多个共振车速点，而列车行驶于外侧车道时则只有1个共振车速点；（3）监测时间长度和温度变化不会对大胜关大桥车一桥共振特性监测产生影响，通过健康监测系统可以实现对车一桥共振特性的稳定持续监测；（4）本研究结论可为其他大跨钢桁拱桥的车桥共振机理分析提供一定的指导和参考。 展开更多

关键词 高速铁路桥梁 振动加速度 共振车速 长期监测

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于横向加速度监测的高速铁路桥梁动力性能异常预警方法 被引量：6

6

作者 耿方方 丁幼亮 +2 位作者 赵瀚玮 吴来义 岳青 《铁道建筑》 北大核心 2016年第9期1-5,共5页

基于大胜关大桥的主梁横向加速度监测数据,采用主成分分析方法建立了高速铁路桥梁动力性能异常预警方法。采用主梁横向加速度的均方根值作为反映桥梁动力性能的监测参数,以其互相关性模型作为桥梁动力性能评价模型,并采用主成分分析方... 基于大胜关大桥的主梁横向加速度监测数据,采用主成分分析方法建立了高速铁路桥梁动力性能异常预警方法。采用主梁横向加速度的均方根值作为反映桥梁动力性能的监测参数,以其互相关性模型作为桥梁动力性能评价模型,并采用主成分分析方法有效地分离了环境因素变化对桥梁动力性能评价模型的影响,建立了桥梁动力性能异常预警指标。分析结果表明:大胜关大桥主梁不同测点之间均方根值的互相关性可以采用二次多项式拟合;所建立的预警方法可以敏感地发现主梁横向加速度的异常变化,从而对桥梁动力性能及时做出预警。 展开更多

关键词 高速铁路桥梁 振动监测 主成分分析 环境因素 实时预警

在线阅读 下载PDF 职称材料

公铁两用斜拉桥竖向动力特性长期监测分析 被引量：9

7

作者 赵瀚玮 丁幼亮 +2 位作者 李爱群 岳青 吴来义 《铁道建筑》 北大核心 2016年第11期26-30,共5页

基于黄冈公铁两用斜拉桥健康监测系统2015年1月—9月的主梁竖向加速度长期监测数据,分析了桥梁竖向振动的长期频谱特征,研究了桥梁竖向动力特性与温度的相关性,得到了桥梁竖向振动前4阶固有频率与环境温度的相关性拟合曲线,给出了桥梁... 基于黄冈公铁两用斜拉桥健康监测系统2015年1月—9月的主梁竖向加速度长期监测数据,分析了桥梁竖向振动的长期频谱特征,研究了桥梁竖向动力特性与温度的相关性,得到了桥梁竖向振动前4阶固有频率与环境温度的相关性拟合曲线,给出了桥梁竖向动力特性在长期服役过程中的预警阈值。研究结果表明:黄冈公铁两用斜拉桥主梁的竖向振动固有频率与温度具有明显的线性相关性;根据桥梁竖向振动的归一化频率与桥梁监测数据所识别频率的残差,能够有效制定桥梁竖向动力特性预警指标,以用于桥梁服役过程中的动力性能长期监测。 展开更多

关键词 公铁两用斜拉桥 竖向动力特性 温度相关性 预警阈值

在线阅读 下载PDF 职称材料

高速列车作用下大跨钢桁拱桥应变响应分析 被引量：3

8

作者 赵瀚玮 丁幼亮 李爱群 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期30-35,共6页

为了解大跨钢桁拱桥在高速列车和环境温度作用下的动力响应特征,基于南京大胜关长江大桥健康监测系统2015年采集的动应变、温度、车速的长期监测数据,分析大跨钢桁拱桥在高速列车作用下的动应变响应,研究关键构件的应变影响线与温度的... 为了解大跨钢桁拱桥在高速列车和环境温度作用下的动力响应特征,基于南京大胜关长江大桥健康监测系统2015年采集的动应变、温度、车速的长期监测数据,分析大跨钢桁拱桥在高速列车作用下的动应变响应,研究关键构件的应变影响线与温度的相关性特征和应变动力系数与车速的相关性特征。结果表明:高速列车作用下,拱脚桁架处的应变影响线最大值最大,其次为主拱桁架和边跨桁架,拱桥吊杆的最小;吊杆的应变动力系数值偏大;各构件的应变影响线与温度有明显相关性,复杂受力区域呈高次相关,单一受力区域呈线性相关;各构件的应变动力系数与车速线性相关,边跨桁架、吊杆和主拱桁架的应变动力系数随车速增加而上升,拱脚桁架的应变动力系数随车速增加而下降。 展开更多

关键词 钢桁拱桥 高速列车 应变响应 健康监测 温度 车速 应变影响线 应变动力系数

在线阅读 下载PDF 职称材料

高速列车作用下南京大胜关大桥动位移响应分析 被引量：3

9

作者 赵瀚玮 丁幼亮 李爱群 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期2187-2195,共9页

基于南京大胜关大桥健康监测系统的速度监测数据,获取桥梁各部位在高速列车作用下的准静态位移响应和自由振动位移响应。讨论桥梁结构准静态位移响应、自由振动位移响应与位移动力系数的空间分布特征。建立桥梁结构在高速列车作用下的... 基于南京大胜关大桥健康监测系统的速度监测数据,获取桥梁各部位在高速列车作用下的准静态位移响应和自由振动位移响应。讨论桥梁结构准静态位移响应、自由振动位移响应与位移动力系数的空间分布特征。建立桥梁结构在高速列车作用下的准静态位移响应、自由振动位移响应与位移动力系数概率密度模型。研究结果表明:南京大胜关大桥的主梁横向、墩顶纵向的准静态位移响应幅值与自由振动位移响应幅值存在桥梁中部(中间墩处)响应最大的空间分布特征;在长期运营过程中,南京大胜关大桥各部位单次过车的准静态位移响应服从Log-Logistic分布,自由振动位移响应服从t Location-scale分布,位移动力系数服从Burr分布。 展开更多

关键词 大跨钢桁拱桥 桥梁健康监测 动位移空间分布 概率密度模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

波形钢腹板梁界面滑移计算公式推导 被引量：2

10

作者 赵瀚玮 韩西 王玲 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第3期18-21,共4页

为了解波形钢腹板箱梁的竖向抗弯性能,分析了波形钢腹板简支梁模型在各种基本荷载作用下的界面滑移状况。假定波形钢板不承受纵向轴力和竖向弯矩,把波形钢腹板梁截面划分为4个独立的理想弹性体,建立了滑移微分方程;通过模拟实际的边界条... 为了解波形钢腹板箱梁的竖向抗弯性能,分析了波形钢腹板简支梁模型在各种基本荷载作用下的界面滑移状况。假定波形钢板不承受纵向轴力和竖向弯矩,把波形钢腹板梁截面划分为4个独立的理想弹性体,建立了滑移微分方程;通过模拟实际的边界条件,推导出了组合梁模型在均布荷载、跨中集中荷载、两点对称加载作用下的界面滑移表达式,及滑移引起的简支梁附加曲率表达式。以数学公式表达波形钢腹板梁的界面滑移,为波形钢腹板梁的承载力研究奠定了基础。 展开更多

关键词 桥梁工程 波形钢腹板 界面滑移 抗弯性能 附加曲率

在线阅读 下载PDF 职称材料

混凝土拱桥振动与疲劳性能研究现状 被引量：1

11

作者 赵瀚玮 韩西 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第S1期803-806,共4页

介绍了混凝土拱桥振动研究和基于超载车辆的混凝土拱桥疲劳研究现状;探讨了在考虑桥梁振动放大效应下,混凝土拱桥疲劳分析方法的意义;提出以桥梁振动控制的手段来解决公路拱桥的疲劳问题的新概念;探讨了山区中小跨径拱桥的病害问题的解... 介绍了混凝土拱桥振动研究和基于超载车辆的混凝土拱桥疲劳研究现状;探讨了在考虑桥梁振动放大效应下,混凝土拱桥疲劳分析方法的意义;提出以桥梁振动控制的手段来解决公路拱桥的疲劳问题的新概念;探讨了山区中小跨径拱桥的病害问题的解决方法。 展开更多

关键词 混凝土拱桥 振动 疲劳 车桥耦合

在线阅读 下载PDF 职称材料

六塔公铁两用斜拉桥钢桁梁温度场的长期监测与分析 被引量：4

12

作者 王蔓亚 丁幼亮 +2 位作者 赵瀚玮 岳青 吴来义 《铁道建筑》 北大核心 2016年第12期5-8,共4页

基于郑州黄河公铁两用桥连续钢桁梁温度场的长期监测数据,利用极值分析方法对结构竖向、纵向、横向温差以及关键构件截面的内部温差进行了计算和分析,得到六塔公铁两用斜拉桥钢桁梁的温差分布特性。研究结果表明:部分结构温差如边桁与... 基于郑州黄河公铁两用桥连续钢桁梁温度场的长期监测数据,利用极值分析方法对结构竖向、纵向、横向温差以及关键构件截面的内部温差进行了计算和分析,得到六塔公铁两用斜拉桥钢桁梁的温差分布特性。研究结果表明:部分结构温差如边桁与中桁构件间温差、边桁下弦杆箱形截面温差超过10℃,甚至高达21.92℃,明显超过最大温差设计值;结构整体竖向温差和部分截面温差最高达7℃。建议在此类桥梁结构设计时充分考虑温度效应。 展开更多

关键词 钢桁梁桥 温度场 极值分析 温差分布特性 结构健康监测

在线阅读 下载PDF 职称材料

面向拉索智能维养的斜拉桥拉索基频的实时预测模型 被引量：1

13

作者 李永强 赵瀚玮 +2 位作者 赵大成 陈斌 刘兴旺 《公路》 北大核心 2023年第5期102-109,共8页

对于大跨斜拉桥而言,拉索基频是拉索工作状态的重要体现,并且对整桥工作性能有重要影响,拉索基频监测是桥梁结构健康监测的极重要环节。斜拉桥温度场的变化将带来拉索基频的改变,斜拉桥温度数据与拉索基频有显著相关性。既有研究仅利用... 对于大跨斜拉桥而言,拉索基频是拉索工作状态的重要体现,并且对整桥工作性能有重要影响,拉索基频监测是桥梁结构健康监测的极重要环节。斜拉桥温度场的变化将带来拉索基频的改变,斜拉桥温度数据与拉索基频有显著相关性。既有研究仅利用主梁温度搭建的拉索基频一元线性回归模型的误差较大,无法满足工程需求。本研究以某大跨斜拉桥为背景,在主梁平均温度基础上进行拓展,增加主梁竖向温差与索塔温度,运用属于机器学习的LSTM长短时记忆网络搭建模型,获得了极高的输出精度;然后采用主跨跨中和边跨跨中的拉索传感器进行了验证,为该桥斜拉索智能维养提供了重要依据。 展开更多

关键词 斜拉桥 拉索基频 温度场 LSTM 机器学习

原文传递