冻土区桥梁桩基监测预警系统研究结果

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：桥梁桩基监测与预警的主要功能是针对桥梁桩基在使用过程中出现异常问题可以及时、无误地给出判定结论，形成一个面向桥梁桩基实时安全监测的信息服务系统。在桥梁健康监测若干的关键技术中，传感器布设是首先要解决的问题。

桥梁桩基监测与预警的主要功能是针对桥梁桩基在使用过程中出现异常问题可以及时、无误地给出判定结论，形成一个面向桥梁桩基实时安全监测的信息服务系统。

在桥梁健康监测若干的关键技术中，传感器布设是首先要解决的问题。之所以要对传感器布设进行研究是因为在桥梁的所有n个自由度上安设传感器是不经济的，通过在尽可能少的自由度m（m＜n）上布设传感器，来获取最全面和最可靠的桥梁健康信息是传感器优化布设的目的所在。因此，采用合理的优化方法和优化准则确定传感器的数量和位置是传感器优化布设研究的重点。

从桥梁上直接监测获得的位移、应变及加速度往往不能直接应用于桥梁结构损伤识别，而基于结构动力特性参数（频率、振型和阻尼等）进行损伤诊断的方法目前得到了广泛、深入研究，因此参数识别技术将结构构件问题转换为参数问题，这成为桥梁健康监测关键技术中不可缺少的环节。(https://www.chuimin.cn)

结构的损伤必然会引起监测参数的改变，因此基于参数的变化可以确定结构的损伤位置和损伤程度。所以实时监测的数据采集和汇总是整个预警系统的核心。桥梁结构的健康状况是由测试的信号来监测和评估的，即从传感器采集的信号中提取各种特征，对结构进行参数检测、状态监控和损伤诊断等。当传感系统能够提供大量关于结构性能的信号时，为了识别和定位损伤就需要提供一些可靠、有效的信息分析和处理方法。冻土区桥梁桩基是一种多构件组成的大型柔性体系，其受力和变形受到多种因素的影响，变化规律也较为复杂。在桥梁的实时监控过程中，由于监测方法和监测设备的不尽完善、周围环境的影响以及监测人员能力有限，实时监控所得数据和被测量的真值之间不可避免地存在着差异，这也就是人们常说的误差。为使监测分析数据尽可能接近真值，尽可能减小误差，必须对斜拉桥实时监控采集的各参数进行误差分析和评价。并据此提出一些环境条件影响的测试修正方法，从而形成供桥梁现行宏观工况监测评价的技术方案，同时不断完善实时监控系统。

实时监控系统包括结构特征原型数据采集、处理系统、结构健康状况评估及损伤监测系统。其中结构特征原型数据采集、处理系统就是通过对斜拉桥整体结构的受力特点和构件的相关性分析确定结构特征控制部位，并布设相应的传感器。借助采集控制系统的控制分别采集结构在不同时期、各种特定条件下各控制部位在某一时刻的原型数据。对结构原型观测数据的误差分析可根据造成误差的原因找出其各项误差因素，并弄清各项误差的性质、量值及影响总误差方式，再按误差合成原则将所有误差合成在一起确定其综合误差。由于实时监控所采用的仪器、方法不尽相同，所得数据的误差产生的主要原因也就不大一样。因此，在对实时监控系统进行误差分析时就不能不先对仪器及测量方法的误差进行分析。采用标高等测量的误差分析及修正方法，动态误差修正方法在测试结果中是否存在动态误差以及有多大就很难判断。其误差只有通过实验进行标定，并通过一些修正方法加以修正，以减小测试的误差提高测试的精度。软件系统包括原始数据采集、数据处理及数据分析为一体的综合型工程。系统具有数据采集、数据录入、数据处理、计算索力、计算位移、预警位置、计算方法变换、数据传输、预警系统结构安全评价等功能。

冻土区桥梁桩基监测预警系统研究结果

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