英语原文共 10 页

大跨度连续刚构桥

智能控制与安全预警系统建设

摘要：针对大跨度连续刚构桥的特点，构建了桥梁智能控制与安全预警系统。通过分析连续刚构桥梁的力学性能操作,选择键控制部分和参数,它可以动态监测数据的可靠的数据采集系统和数据传输系统,并分析损伤的结构健康状态评估,评估和退化评估能力。根据评估结果，与极限模连接。

关键词：连续刚构桥;智能控制;安全警告;健康监测系统

引言

通过综合应用现代传感器技术、网络通信技术、信号处理技术、数据存储技术、模式识别和其他领域的知识,结合大跨度桥梁的特点在操作期间,智能控制和安全预警系统克服了滞后和效率低下的手工测试和评估完全为其高性能、准确性和可靠性。该系统可以实时获取结构状态和环境信息，并对结构响应进行监测。

本系统的目的是保证连续刚构桥在运行过程中应力和挠度变化在合理、安全的范围内[1-3]。

该系统可以连续监测桥梁运行状态，并与智能前台处理单元预处理后，通过有线或无线方式将数据传输到后台数据处理中心。当发现安全隐患或潜在危害时，系统将自动报警并对结构损坏进行分级。根据评估结果，系统将给出适当的电源

系统的一般结构

大跨度连续刚构桥智能控制与安全预警系统由数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理与控制子系统、信息管理子系统、结构健康评估子系统、结构安全预警子系统和维护子系统等七个子系统组成。系统整体结构如图1所示。

数据采集子系统

数据的主要来源是安装在桥梁结构中的固定传感器，也可以通过便携式现场测试仪器获得。考虑到刚构桥的实际承载和运行状况，主要包括:

1)工作环境监测，主要包括环境温度和桥梁结构温度分布，温度由固定在主梁[4]上的仪表采集。

2)交通负荷监测，主要是指每天的交通流量统计。它由传感器、摄像机和计算机组成

3)整体性能监测:主要包括位移监测、主梁各控制部位应力监测和桥梁结构动力特性监测。位移监测通过相应的影响线和影响面来检测各控制部件的位移。从而为桥梁的承载能力、运行状态、耐久性等综合评价提供依据。预应力混凝土箱梁在运行过程中的应力应变值随箱梁外部条件和内部状态的变化而变化

4)结构损伤监测，主要包括混凝土强度、裂缝情况、混凝土盖层损伤、混凝土碳化深度等。

数据传输子系统

大跨度连续刚构桥结构复杂，其动态监测需要安装大量的传感器。考虑到桥梁结构的特点，布线十分不便，因此采用无线数据通信方式较为合适[5-6]。

子系统结构如图2所示。

数据处理控制子系统

采用单传感器或一系列离散数据进行实时监测，难以反映结构的真实行为。因此需要对数据进行处理，为评价提供依据。数据处理包括数据预处理和二次处理。

智能处理单元包括数据采集和数据处理。数据采集系统负责下位机的工作状态。

它负责数据的发送，包括滤波、放大、采集、A/D转换。数据处理系统

结构健康评价子系统

桥梁健康评价的内容可以根据结构特点来确定。反映结构安全性、耐久性和使用性能的参数可以作为评价内容。安全是指结构能正常承受荷载的重量，保证其局部稳定和整体稳定。

耐久性是指结构在正常维护的情况下，随着时间的推移，总能满足预期功能的要求。适用性是指结构应具有良好的承载能力和外部环境的功能。

因此，根据评估内容，该子系统由以下三个模块组成:

1)桥梁损伤状态评估模块:损伤状态是指桥梁结构的裂缝、变形和位移，是荷载作用下外部性能的结果，直接反应桥梁结构的完整性。它必须使用综合指标来衡量。为了保证比较的客观性，便于确定桥梁养护措施的规模，该指标必须能够代表构件损伤的程度和状态。BCI(桥

(条件指数)作为综合指数使用。

2)桥梁承载能力评估模块:承载能力是指桥梁结构或构件达到一种特殊的承载能力状态，不再满足设计功能和要求。目前，主要的方法是综合评价，即对受事物或现象影响的各种因素一般都采用[7]评价。如果评价中涉及到模糊因素，则称为模糊综合评价。

3)桥梁性能退化评估模块:为了准确预测桥梁状态，需要建立良好的性能退化模型，并完成历史数据。然后进行回归分析，确定影响桥梁性能的因素

(较低的计算机)

无线数据传输模块

无线数据传输模块

无线数据传输模块

无线数据传输模块

......

背景接收机(主机)的性能。根据结果，通常的做法是建立一个马尔可夫链模型。

在上述三种评价的基础上，得到了对整座桥梁进行评价的一些参数，并将这些参数结合起来确定权重。最后，运用层次分析法(AHP)完成桥梁健康评价。子系统结构如图所示

图3所示。

结构安全子系统

安全预警子系统主要利用现代传感、测试、计算机和网络通信[8]技术，对工作环境、结构状态和移动负荷响应进行实时预警。它由以下两个模块组成:

1)限制模块:将评估子系统的数据与规定值进行比较后，确定是否发出警告。以上数据由评估子系统的参数计算得到。无论是重要参数值超过规定值，还是整体评估结果超过规定值，系统都会发出警告。

2)自检模块:规定的数值是在一定的条件下，如温度、湿度等，但测量值不断变化。

所以规定的值也需要在不断变化的条件下不断地计算出来。也就是说，这个模块用于检查指定的值。子系统结构如图4所示

维护子系统

桥梁结构安全评估后，将桥梁状态分为正常状态和预警状态。然后制定维修措施。同时，根据进度和成本，给出了处于警戒状态桥梁的最佳维修方案。它由以下模块组成:

1)测量模块

根据结构健康评估子系统和结构安全预警子系统的结果，将其措施分为常规维修措施、中间维修措施、重维修措施和mad改进措施四类。

2)材料与设备模块

每一项维修措施都应提供必要的材料和设备。科学协调桥梁维修所需的设备和材料，确定最佳的储备和供应。

3)维修资金模块

该模块根据各维修计划编制预算，并按顺序安排资金。

子系统结构如图5所示

信息管理子系统

建立一个完善的数据存储、查询和调用数据库是非常重要的。该系统可以通过网络及时、快速地提供桥梁状态信息，并以良好的图文显示所需信息。该子系统的功能包括存储状态监测数据、信息维护、信息查询、系统管理等。

结论

大跨度连续刚构桥的智能控制与安全预警系统是一个非常复杂的系统，它是桥梁工程技术、传感器技术、网络通信技术、信号分析与处理技术、数据存储与分析技术、模式识别技术的结合。

针对大跨度连续刚构桥的特点，构建了合理、可靠、全面的桥梁智能控制与安全预警系统。它不仅是一个实时监控系统，而且是一个具有自检功能的可靠智能系统。研究结果对大跨度连续刚构桥桥梁健康监测系统的改进具有重要意义。

感谢

作者感谢匿名审稿人的建议，这些建议提高了论文的表现力

参考文献

1. 杨金元，李艳玲，“资料库之研究与设计”《桥梁健康监测系统》计算机《技术与发展》，第17卷，第12期，2007年12月，页。213 - 216。(中)
2. 李爱丽，“基于无线传感器网络的结构健康监测系统研究”，硕士论文，第36卷，2009年4月，第99-102页。(中)
3. 张佳，于崇冲，陈鹏，“大跨度连续刚构桥健康监测与评估系统设计”，计算机工程与设计，第31卷，第13期，7月。
4. 孙蕾，郝先武，谭东莲，“桥梁结构健康监测数据分析平台的设计与实现”，广西大学学报(自然科学版)，第35卷第4期，2010年8月，第621-626页。(中)
5. 郭建文，于德杰，曾伟，张颖，“研究远程结构健康监测ASP模式，计算机《工程学》，第35卷，第3期，2009年2月，第251-253页。(中)
6. 杜丽凤，颜志刚，“光纤的应用”《结构监测系统中的感官》，徐州学院学报《技术》，第22卷，第4期，2007年4月，第37-40页。(中)
7. 曹应红，李健，梁勇，周颖，《信息》结构健康监测系统数据提取:通过监测挠度和“应变”，《桥梁建设》，第28卷，第3期，2009年3月，第77-80页。(中)
8. 李志军，李爱群，韩晓林，“基于结构健康监测系统的悬索桥运行模态识别”，东南大学学报(英文版)，第25卷，第1期，3月。2009年,页104 - 107。(中)

连续刚构桥的位移和倾斜裂缝分析

摘要：本文考虑连续刚构体采用预应力碳纤维布加固桥梁研究对象。通过改变张紧值对预应力CFRP片材进行了分析比较预应力的挠度和斜裂缝宽度混凝土箱梁桥。对比表明预应力碳纤维布能有效地降低斜裂缝宽度和提高了斜向承载能力预应力混凝土箱梁桥，但不能改变大跨度桥梁结构的刚度很大。

关键词：预应力加固效果;桥;位移;斜裂缝

引言

碳纤维增强塑料(CFRP)作为一种新型材料在混凝土结构加固中得到了广泛的应用。但普通加固方法不能充分发挥碳纤维布的高强度承载力。研究表明，该方法可大大提高预应力碳纤维布梁的性能。预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的研究具有重要的意义和价值

钢筋混凝土梁模型

以[1]中采用CFRP片材的试验梁为研究对象，研究了混凝土梁、钢筋和钢筋的尺寸

CFRP片材如图1所示。

试验结果与计算结果比较如[2]所示，表明计算值与试验值接近，有限元分析模型可以模拟实验。

连续刚构桥的研究

桥梁模型

连续刚构桥为抛物线底板预应力箱梁桥。它的跨度(85 150 85)米,桥面宽12.50米,内径是11.50米。桥与ANSYS三维有限元分析,并考虑混凝土的结合作用,预应力钢筋、预应力加固效果,恒载和活载。单元类型混凝土，纵向预应力筋分别采用Solid65，Link8 Shell41。材料的力学性能见参考[2]。图2为桥梁有限元实体模型，图3为c

位移与斜裂缝研究

条件1:考虑跨中箱梁底板无裂缝的桥梁，采用碳纤维布填充跨中底板。通过改变预应力的厚度和张拉值为研究位移的变化，考虑四种组合:

组合1:自重 预应力钢筋 高速公路车辆load-I 碳纤维增强塑料表(厚度0.5mm，张紧值60%)

组合2:自重 预应力钢筋 高速公路车辆load-I 加固效果(厚度1.0毫米,张拉值60%)

组合3:自重 预应力钢筋 高速公路车辆load-I 加固效果(厚度0.5毫米,张拉值70%)

组合4:自重 预应力钢筋 高速公路车辆load-I 加固效果(厚度1.0毫米,张拉值70%)

由图5可知，加固前后结构的挠度基本相同，这主要是由于结构的挠度与刚度有关。碳纤维布强度高，但厚度小，转动惯量小;因此，在大跨度桥梁中，碳纤维布对结构刚度的影响不大。

条件2:采用有限元法对跨中L/4段腹板斜45°裂缝进行模拟，裂缝长度为1.0 m，最大宽度为3mm，为尖头大菱鲆。CFRP片材仅粘贴在截面L/4腹板和底板的截面上，其组合考虑如下:

组合5:自重 预应力钢筋 高速公路车辆load-I 加固效果(厚度0.5毫米,张拉值60%)

表1列出了预应力碳纤维布加固前后点1,2,3,4的应力和裂缝宽度。由表1可知，加固后YZ平面裂纹尖端SYZ的剪应力减小，第1点的剪应力由-2.06 MPa减小到0.08 MPa，第3点由2.71 MPa降至0.92 MPaMPa，但是在点2，点4它增加了。截面主拉应力变化不大，裂缝宽度收窄0.28 mm。这表明预应力碳纤维布能有效地抑制腹板的裂缝，从而改变腹板的剪切应力

结论

本文考虑连续刚构体以桥梁为讨论模型，采用有限元法方法。通过改变厚度和张紧对预应力碳纤维布的取值，进行了分析和计算并对其挠度与斜裂缝宽度进行了比较预应力混凝土箱梁桥。的比较结果表明，预应力碳纤维布具有较好的降粘效果倾斜裂缝宽度，提高了倾斜承载能力预应力混凝土箱梁桥的承载力，但不能在很大程度上改变结构的刚度大跨度桥梁。此外，当碳纤维布粘贴在板的腹板和底板上截面L/4，预应力CFRP片材可改变剪切力腹板截面应力得到有效抑制，但它们不能改变腹板的主拉应力板很大程度上。

从施工控制角度探讨桥梁全寿命期安全控制管理模式

摘要：针对桥梁管理的现状，提出了从施工控制到桥梁全寿命期安全控制管理的思想。这种思想强调的是施工信息可能会对成桥内力产生影响，并考虑维修计划的任何后成本，包括管理成本、用户成本、社会成本，从而使维修计划的总费用最小化。

关键词：桥梁，安全，管理，全寿命，成本

前言

桥梁是交通运输网络中的控制节点。随着经济建设的不断发展，汽车保有量迅速增加，交通运输日益频繁。这导致了交通量的快速增长。与一些重型卡车超载一起，有关桥梁安全的问题凸显出来。

此外，受全年高湿、台风、潮汐等自然灾害、空气污染、沿海地区及工业城市酸雨等侵蚀天气条件的影响，

桥梁科学管理是一项复杂的工作，包括结构安全检查、桥梁现有环境监测、信息收集、安全评价和实时预警等。这些都是随着一系列新技术的引进而不断发展和完善的，其中完整正确的数据信息是关键，是正确评价桥梁安全状态的前提。

目前国内外桥梁管理模式

目前，国内外桥梁管理项目主要包括桥梁检测、安全评价、退化预测和恢复计划等。

检查

旨在发现某服务桥梁存在或将要发生的问题，包括定期检查、定期检测、目视检查、巡检、荷载试验等模式下的专项检查，以及逐步应用于大型桥梁的实时检测系统等。

定期检测和实时检测系统都是专门为稳定性评估和退化预测而设计的。

结构评估和退化预测

有关结构稳定性的信息来源

资料编号：[5536]