桥梁结构状态预警系统研究

系 。 部预警 体 系采 用无模 型预 警体 系 ， 局 整体 预警 采用 基于 神经 网络 的新奇 检测 技术 。 通过将 两者 相结 合 ， 提高 了预警 的及 时
性 和准确 性 。
关键 词 ： 预警 系统 ； 梁 ； 桥 神经 网络
中图分类 号 ： ４ ６ 文 献标识码 ： Ｕ４ Ａ 文章 编 号 ：０ ９ ７ ６ ２ １ ）６ ０ ２ — ４ １０ — ７１ （０ １ ０ — ２ ６ ０
１ 警 系统 的设 计与 组成
１１ 预 警 系统 的 设 计 ．
信 息 ，在此基础上对安全状态信息进行综合 评价 即可获得结Βιβλιοθήκη Baidu在特定时刻 的安全程度及其健康 状
况， 为桥 梁结构 的运营及维护决 策提供科学依据 。 综 合评估模块是根据监测数据 、识别数据 和人工 巡 检数据等资料 ， 进行综合评估 桥梁 的安全性 、 适
Ｏ 引 言
近年来 ， 为了保 障桥梁结构 的安全运 营 ， 减少 灾难 的发生 ，国内许 多大跨度 桥梁陆续安装 了桥
梁健 康监测系统 ， 实时在线监测桥梁 的运 营状 态 。 桥 梁 结 构 健 康 监 测 系 统 一 般 由传 感 器 子 系 统 、 数 据 采集与传输 子系统 、数据处理与分析子 系统 和 结 构健康评估 子系统等组成 。 中， 其 结构健康评估 子系统一般包 括结构状态评估 模块和综合评估 模 块 两部分 。结构状态评估模块是将数据采集 系统 获 得 的 结 构 响 应 信 息 转 化 为 反 映 结 构 安 全 状 态 的
一
用性 以及耐久性等 。 然而 ， 大多数桥梁 的健康监测 系统只进行测试数据 的采集与保存 ，少 有结构损 伤 预 警 、 伤 识 别 与 安 全 评 估 的能 力 。其 中 ， 重 损 很 要的一个原 因是 国内外在结构健康 监测领域对结
构损伤预警和损伤识别方法 的较 多 ，但研究有关 桥梁结构安全评估 系统 的功 能设计 、 体系结构 、 软 件设计 与实现方法 的研究较少 Ｉ 雷俊卿【 ” 。 ２ 】 等进行 了长 大跨桥 实时监 测预警系统研 究 ，提 出了利用 传 感 器 和 现 代 通 讯 微 机 网 络 智 能 控 制 的新 概 念 。 丁幼亮… 等研 究 了润扬 长江大桥 结构损 伤预警 系 统 的功能 、 系结构 、 体 数据库和应用软件 的设计 与 实现方法 ，提 出了结构损伤预警系统 的两级架构 设 计和两阶段实现方法 ，以保证结构损伤 预警的 实 时 性 和 准 确 性 。刘 潇 轶 Ｉ等研 究 了 结 构 损 伤 预 】
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科技研究
城 市道 桥 与 防 洪
２１年 ６ ０１ 月第 ６ 期
桥 梁结 构状 态预 警 系统研 究
温 青 ， 王修 勇 ， 杨 琪。韦丽琼 贺雄伟 ， ，
（ ． 南科 技大 学土木 工程 学 院， １ 湖 湖南 湘潭 ４ １０ ；． 省佛 开高 速公路 有 限公 司， １２ １ 广东 ２ 广东佛 山 ５ ８ ５ ； ２０ １ ３长 沙金 码高科 技实 业有 限公 司， 南长 沙 ４ ０ ０ ；瑚 南省交 通规 划 勘察设 计 院， ． 湖 １０ ０４ 湖南 长沙 ４ ００ ） １０ ８ 摘 要 ： 讨 了桥梁 结 构状 态 预警 系统 。根 据桥 梁结 构 损伤 的特 点 ， 预警 系统 分为 两个 体 系 ： 部 预警 体 系和 整体 预警 体 探 将 局
收 稿 日期 ：０ １ Ｏ — １ ２ １－ １ １
基金项 目： 湖南省研究生创新基金； 湖南省教育厅重点项 目（ Ａ １ ） ４ ０ ０４ 作者简介 ： 青 （ ９ ５ ） 男 ， 南桃 江人 ， 士 研究 生 ， 温 １８ 一 ， 湖 硕 研究 方 向 为桥 梁健 康监 测 与状态 评估 研究 。
警 系统 的功能 、 模块划 分 、 工作 流程 、 数据 库和应 用 软 件 的设 计 和 实 现 方 法 。 本文 以广东 九江 大桥健康 监测 系统 为背景 ， 进行 了桥梁结构状态预警系统的设计 、组成与 实 现等方面 的研究 。研究成果 已经应用 于广东九 江 大桥健康监测系统 。
预警 系统是 健康监测系统状态评估 系统 的重 要组成部分 ， 以及时发现或预报结构的异常 ， 可 保 障结构 的安全运 营。桥梁结构预警 系统通 过对健 康 监测 系 统采 集 的结 构响应 数 据进 行 处理 与分 析 ， 时 掌 握 、 估 桥 梁 结 构 的运 营 状 态 ， 桥 梁 实 评 当 结构状 态出现异 常时及 时进行报 警 ，根据异常情 况发 出相应 的指令 ， 避免事故 的发生或扩大 ， 为桥 梁 的运营管理提供 科学依据 。 状态预警（ 损伤预警 ） 是多阶段（ 分步 ） 损伤诊断 策 略 的第 一 阶段 （ ） 】 结 构 损 伤诊 断 的 开关 ， 步 ， 是 只有在状态预警时， 才会进行损伤位置和损伤程度的 诊断 ， 因此 ， 预警系统对结 构损伤诊 断也至关重要 。 由此 可 知 ， 究 状态 预警 系统 意义 重 大 。 个 研 一 好的状态预警系统应具有 以下几个特点 ： （ ） 时性 。 １及 及时的预报能使桥 梁管 理部 门在 第一时 间掌握桥梁状态信息 ，争取时 间采取各 种 有 效 措 施 ，防止 发 生 进 一 步 的破 坏 和 引发 其 他 事 故 ，保 障生命财产安全 。尤其对于各类 突发性 事 件 ， 撞船 、 如 地震 等 ， 时 的预 报 是 极 其 重 要 的 。 及 （） ２ 准确性 。由于外部干扰 、 设备不稳定 等因 素， 都会 引发 系统误 报 ， 因此 ， 系统 的设 计应具 有 定 的稳定性 和抵抗干扰 的能力 ，能够在各 种状 态下准确预报 ，避免误报带来 的资源 浪费和不利 的社 会 影 响 。 （） ３ 自动化。 由于预警系统需要实时在线监测