判斷橋的演算法
A. 在有機化學怎樣判斷最長橋和次長橋
最長橋就是兩個橋頭碳之間,碳原子最多的為最長橋,第二多的為次長橋,以此類推
B. 怎樣判斷汽車幾軸幾橋
簡單通俗的理解就是看卡車有幾排輪,每一排輪都有一個軸,也就是一橋。橋,還有分別,比如轉向橋搭磨,從動橋等等,你說的4軸2橋燃此,皮枝迅我理解為是4橋車,其中2橋為轉向橋,後面是掛車的2橋,作個參考吧。網上搜索下關於卡車的橋,有很多比較專業的回答的。
C. 橋梁基本周期如何判斷
判斷方法:經驗公式法、有限元法襪握。
1、經驗公式法:是根據橋梁的橫向剛度和質量計算出橋梁的初級振動周期,常用公式為T=4.6(L/1000)^0.75,其中T為周期(秒),L為主跨長(米)。這種方法簡便易行,但精度較低。
2、有限元法:是使用有限元軟體對橋梁進行數值模擬計算,得到橋梁的固有頻率,並通過周配粗期公式計算出橋梁的基本周期。該方法計算精度比較高,能夠考慮多種因素對培好鎮周期的影響。
D. 橋梁結構的損傷現代檢測與評估
橋梁結構受力性能的現場檢測是非常重要的,只有檢測數據符合標准才能更好的達到預期效果,每個細節都很關鍵。中達咨詢就橋梁結構受力性能的現場檢測和大家說明一下。
1.橋梁現場試驗的任務
1.1檢驗橋梁設計與施工質量。對於—些新建的大中型橋梁或者具有特殊設計的橋梁,在設計施工過程中必然會遇到許多新問題,為保證橋梁建設,在設計施工過程中必然會遇到許多新問題,為保證橋梁建設質量,施工過程中往往要求進行監測。在竣工後—般還要求進行現場荷載試驗,並把試驗結果作為評定橋梁工程質量優劣的主要技術資料和依據。
1.2判斷橋梁結構的實際承載能力。國內許多早年建成的橋梁其設計荷載等級都偏低,難以滿足現今交通的需要。為了加固、改建,有必要通過試驗確定橋梁的實際承載能力。有時為特殊原因(如超重型車過橋或結構遭意外損傷等)也要用試驗方法確定橋梁的承載能力。
1.3驗證橋梁結構設計理論和設計方法。橋梁工程中的新結構、新材料和新工藝創新不斷,對一些理論問題的深入研究,對某種新方法、新材料的應用實踐,往往都需要現場試驗的實測數據。
1.4橋梁結構自振特性及結構受動力荷載作用產生的動力反應的測試研究。對一些橋梁在動力荷載作用下的動態反應,大跨徑輕柔結構的抗風穩定以及地震區橋梁結構的抗震性能等,都要求通過實測了解橋梁結構的自振特性和動力反應。
2.一些主要橋梁結構體系所需觀測的部位
2.1梁橋。
(1)簡支梁。主要觀測跨中撓度和截面應力(或應變)、支點沉降。附加觀測跨徑四分點的撓度、支點斜截面應力。
(2)連續梁。主要觀測跨中撓度、跨中和支點截面應力(或應變)。附加觀測跨徑l/4處的撓度和截面應力(或應變)、支點截面轉角、支點沉降和支點斜截面應力。
(3)懸臂梁(包括T型鋼構的懸臂部分)主要觀測懸臂端的撓度和轉角、旅運固端根部或支點截面的應力和轉角、T型剛構墩身控制截面的應力。附加觀測懸臂跨中撓度、牛腿局部應力、墩頂的變位(水平與垂直位移、轉角)。
2.2拱橋。主要觀測跨中、跨徑1/4處的撓度和應力、拱腳截面的應力,附加觀測跨徑墉處的撓度和應力、拱E建築控制截面的變位和應力、墩台頂的變位和轉角。
2.3剛架橋(包括框架、斜腿剛架和剛架一拱式組合體系)主要觀測跨中截面的撓度和應力,結點剛近截面的應力、變位和轉角。附加觀測柱腳截面的應力、變位和轉角,墩台頂的變位和轉角。
2.4懸索結構(包括斜拉橋和上承式懸吊橋)主要觀測主梁的最大撓度、偏載扭轉變位和控制截面應力、索塔頂部的水平位移、拉(吊)索拉力。附加觀測鋼索和梁連接部位的撓度、塔柱底截面的應力、錨索的拉力。
上述各種橋梁體系的主要部位是一般靜載試驗必須觀測的部位。方案上應畫出結構簡圖,註明測點和測站的位置、測點總數和測站數等。
3.試驗過程
3.1靜載初讀數。靜載初讀數是指實驗正式開始時的零荷載讀數,不是准備階段調試儀器的讀數。對於新建橋梁,在初讀數之前往往要進行頂壓(一般以部分重車在橋上緩行幾次)。從初讀數開始整個測試系統就開始運作,測量、讀數和記錄人員進入現場各司其職。
3.2載入。按橋上劃定的停車線布置荷載,要安排專人指揮車輛停靠。
3.3穩定後讀數。載入後結構的變形和內力需要有—個穩定過程。對不同的結構這一過程的長短都不一樣,—般是以控制點的應變值或撓度值穩定為准,只要讀數波動值在測試儀器的精度范圍以內,就認為結構已處於相列穩定狀態,可以測量讀數。
3.4卸載讀零。—個工況結束,荷載退下橋去。各測點要讀回零值,同樣要有—個穩定過程。
3.5校核數培卜據。靜載試驗過程中,主要工況至少要重復1次。試驗過程中必須時時關心幾個控制點數據的情況,一旦發現問題(數據本身規律差或儀器故障等)要重新載入測試。這種現場數據校核的做法,可以避免實測數據出現大的差錯。
4.橋梁現場動載試驗
動載試驗可以和靜載試驗連在一起做,也可以單獨做。
現場動載試驗的一般內容是測定橋梁結構在車輛動力作用下的撓度和應變,所用的儀器較靜力試驗時多而且復雜—些,測試要求也比靜力試驗要高。特別是動撓度的測試,除了中小橋梁可搭設固定支架用接觸式電測位移計外,對大中型橋梁可以採用光電型撓度測量儀。
動載試配鎮穗驗較靜載試驗的不同之處主要有以下幾方面。
4.1儀器調試。所有儀器設備在准備階段應已調試完畢,要考慮好記錄的具體方法。如使用動態電阻應變儀,必須根據估計應變的大小確定增益、標定值范圍等,調整記錄速度和記錄幅值等。如果採用計算機動態數據採集系統直接采樣、記存,其增益、標定值等條件沒置大同小異。
4.2車輛控制。要控制好車輛上下橋的車速、位置和時間。要協助駕駛員准確控制好行車速度,注意每次上橋的行車路線。對—些大跨度橋梁,還要確定車輛行駛到各個斷面時的位置信息。
4.3測試記錄。
(1)跑車。跑車測試的目的是判別不同車行速度下橋梁結構的動力響應(如位移或應力的動力增量和時程曲線),進而可以分析出動力響應與車速之問的關系。給車輛規定各擋車速,要求車輛在橋上保持勻速行進,記錄動力響應的全過程。如果跑車速度相當慢,動測儀器記錄的過程曲線就是對應測點位置的內力影響線或撓度影響線。
(2)剎車。車輛以一定速度行進,到現定位置突然緊急剎車,記錄剎車時的動態增量。
(3)跳車(跨越障礙物)。一般在橋上特徵斷面位置設置一障礙物,模擬路面不平整(以弓形木板較為理想)。當車輛以不同的車速碾過障礙時,測定結構的動態增量。
上述三種不同的車行情況,可以是單輛車,也可以是多輛車。
4.4做好記錄。動載試驗中,影響因素比較多,要注意在各種不同工況中抓住主要內容。如要求記錄結構動力響應的完整過程時,重點應該是記錄信號的完整性;而確定動力增量時,則要求能記錄到響應信號的峰值及其附近的部分信號。
5.單片簡支梁的檢測試驗
橋梁工程中用得最多的梁是鋼筋混凝土和預應力混凝土的簡支梁。單片簡支梁試驗一般是做靜力載入試驗。前面關於實橋靜載試驗的各項准備工作、測試方法等,對單片梁試驗一樣適用。這里介紹預應力混凝土單片梁試驗的—些基本內容。
5.1預應力混凝土梁張拉應力測試。工程技術人員比較關心預應力混凝土梁預應力鋼筋張拉施工前後梁體內的應力大小。因為對預應力混凝土梁來說,設計計算與實際施工之間的差異或一致直接關繫到梁的預應力質量。實際測試往往取梁預應力張拉的主動端、被動端和跨中等三個斷面,以測量張拉前後的應力值。
5.2載入方法。單片梁靜力載入通常用反力架配千斤頂設備,在沒有反力架設備的地方,也採用其他載入方式。荷載、破壞荷載以及實際測試要求進行,一般原則是荷載級差不宜太大,尤其是預應力混凝土梁開裂前後更要分得細些。
每次載入或卸載的持續時間取決於結構變位達到穩定標准時所需要的時間。要求在前一荷載階段內結構變位達到穩定後,才能進入下—個荷載階段。—般做法是,同一級荷載內,小於所用量測儀器的最小分辨值,則認為結構變位達到相列穩定。
5.3抗裂性測試。確定預應力混凝土梁的開裂荷載很重要,實測時可根據下緣鋼筋、混凝土的應變讀數變化規律來判斷。如在梁的下緣混凝土應變與荷載的關系曲線中,由曲線的拐點可確定開裂荷載;在梁的下緣鋼筋應力與荷載的關系曲線中,曲線斜率的顯著變化所對應的荷載即為開裂荷載。
5.4極限承鞔力測定。正常配筋的鋼筋混凝土梁和預應力混凝土梁的正截面破壞標准以下述兩條控制:(1)下緣鋼筋拉應力達到屈服強度;(2)上緣混凝土壓應力達到極限抗壓強度(實際一般做不到)或壓應變達到極限壓應變。
對於某些受剪壓(拉)破壞控制的梁,其極限承載能力的測定標准到目前為止仍不甚明確橋梁結構的損傷現代檢測與評估是非常重要的,了解詳細數據才能判斷是否需要維修保持正常使用,每個細節都很關鍵。中達咨詢就橋梁結構的損傷現代檢測與評估和大家說明一下。
近年來,隨著交通事業的發展,橋梁的重要性與日俱增,但隨著汽車交通量增大、重車交通增加及橋梁所處環境受人為外力及自然災害的影響,使得現役橋梁劣化程度比較嚴重。為保證這些橋梁的功能性及安全性,需對其健康狀況進行損傷檢測及安全評估。
1公路橋梁損傷檢測方法
近幾十年來,針對不同類型的新舊橋梁損傷和老化現象,國內外橋梁研究人員提出了各種各樣的檢測方法。大體上說,目前橋梁結構損傷檢測分為局部檢測法和整體檢測法。
1.1局部檢測技術
局部檢測技術是對結構目標部位進行集中重點的檢查,一般以無損檢測技術為工具,主要用於探測結構的局部損傷,可較精確地對結構缺陷部位進行定位、探查,甚至定量分析。下面重點介紹下無損檢測技術:
傳統的無損檢測(NondestructiveEvaluation,NDE)技術得到了較大發展,目前已有超聲檢測、紅外檢測、聲發射、自然電位檢測、沖擊回波檢測、磁試驗、r或x射線檢測、光干涉、脈沖雷達、振動試驗分析等數十種之多。除振動試驗分析法以外,多數無損檢測技術屬於局部檢測方法。某些無損檢測技術應用橋梁結構上還存在著一些不利因素,如r或x射線檢測法只能檢測一定厚度范圍內的混凝土,對檢測空間有一定要求,且有一定的放射性危險;超聲檢測雖然對鋼結構檢測效果較好,但對混凝土類各向異性材料的檢測不夠准確,檢測設備成本較高;紅外檢測法可遠距、快速的進行檢測診斷,但檢測成本較高且對交通流量有影響。局部檢測方法需要人工作地毯式搜索,雖較費時費力且可靠性差,但對於量大面廣的中小橋梁來說,從技術、經濟上考慮,人工檢測仍然是一種重要的比較現實的技術管理手段。今後的方向是擴大先進檢測技術的應用范圍,並積極研究、應用小型的自動化程度較高的檢測儀器。傳統的檢測方法一般可以對橋梁的外觀及部分結構特性進行監測,對橋梁局部關鍵結構構件、節點可以進行較為合理的損傷判斷,然而難以全面反映橋梁的整體健康狀況,對於橋梁結構的安全程度、剩餘壽命難以作出系統的評估。國內外學者普遍認同並致力於研究的無損檢測方法是結合系統識別、振動理論、振動測試技術、信號採集等跨學科技術的試驗模態分析法。目前,該整體檢測技術在一些局部范圍內取得了積極的效果。一種比較現實的損傷檢測測方法可能是綜合整體損傷定位與局部細化檢測兩種手段的技術。
1.2整體檢測技術
1.2.1整體檢測是從全局上把握整個結構的實際工作狀態,可連續或間隔地檢查結構安全狀態,並可用來指導對損傷可疑部位進行定位和損傷程度評估,提高檢測效率。整體檢測方法可分為靜態檢測方法和動態檢測方法。
1)靜態檢測方法是在橋梁停止使用的狀態下對橋梁進行靜
載試驗,量測與橋梁結構性能相關的靜力參數,如橋梁在靜載下的變形、撓度、應變、裂縫等。通過分析這些參數,可直接判定全橋靜承載能力,並得出結構的強度、剛度及抗裂性能。
2)動態檢測方法(基於振動的測試識別方法)是對橋梁結構
進行動力荷載試驗,利用結構的動力性能是判斷橋梁運營狀況和承載力的依據。該方法是對待測結構系統進行激勵,通過振動測試、數據採集、信號分析與處理,由系統的輸入和輸出確定結構的力學特性,根據結構系統的動力特性來識別損傷。
1.2.2整體檢測技術的現狀
對於特殊、重要的大跨度橋梁,近年來人們致力於整體損傷診斷與評估方法的研究。實時監測與故障診斷技術在發達國家的航空航天、軍工、機械行業中已得到了廣泛應用,許多技術已十分成熟。然而由於大型土木工程結構和材料的復雜性、特殊性,從直接仿照機械振動模態技術出發,籠統的採用單一動力參數指標去評估整個結構的狀態是不合適的。同時,在機械、航空航天行業得到成熟應用的其它技術如感測器的優化布置、結構動力指紋變化的識別,應用於土木工程結構,特別是橋梁結構時都還存在著很多難題。
橋梁結構整體健康監測系統的研究有望改變過去不能及時發現結構故障的被動局面,可以及時地了解結構的整體工作狀態,是以後的發展方向之一。然而,這涉及到3個方面的工作:a工作參數的採集;b工作參數的識別加工得到橋梁工作狀態信息;c根據工作狀態信息給出橋梁健康狀況評估。
目前的工作多集中於前者,後兩項工作仍然處於理論與實踐探索階段,總體來講,難度仍然很大。
1)感測器的優化布置問題結構損傷檢測首先涉及到信號採集技術。在結構損傷檢測研究與實踐中,感測器是個研究重點。大型橋梁結構監測系統,一般包括多種類型和眾多數目的感測器,如香港青馬大橋上設立的永久性健康監測系統,包括700多個風速儀、加速度儀、應變儀、位移儀、溫度儀、水平儀、車載車速儀。眾多的感測器形成了感測器群,從而帶來了感測器優化布置方面的研究。結構中感測器的數量和位置對模型參數估計的質量和偏差有重要影響,然而,獲得結構完整的模態數據對於橋梁這樣的大型結構是不可能的,測量只能得到所有自由度中的一部分模態,而且,這一過程不可避免的會引入誤差和導致損傷檢測難度加大。因此,在考慮成本代價的影響下,確定感測器的類型、數量、位置等布置的最優化或接近最優化,以從有限數量的感測器系統中實現信息的最優採集是損傷檢測的首要關鍵環節。目前已經提出了一些優化演算法,如MAC矩陣非對角元最小化准則、遺傳演算法等。清華大學土木系採用廣義遺傳演算法對香港青馬大橋感測器群最優布點進行了優化設計(1997),經過實踐檢驗證明該演算法是可行的,並且可以獲得全局最優化或接近最優化。
2)橋梁損傷識別方法
a動力指紋法
動力指紋法是通過分析與結構動力特性相關的動力指紋的變化來判斷結構的真實狀況。通常用到的動力指紋有:頻率、振型、模態曲率、應變模態、傳遞函數、功率譜、模態保證准則(MAC)、坐標模態保證准則(COMAC)、能量傳遞比(ETR)等。使用單一測試動力特徵的方法有頻率比法、振型差法、應變模態法、曲率模態法等;使用多個測試動力特徵的方法有柔度差陣、剛度差陣、均載變形-曲率法、能量損傷指紋、能量商差指紋等;使用其它測試響應的方法如FRF波形指紋法,包括WCC、ATM、SAC等幾個指針。大量的模型和實際結構試驗表明:結構頻率實測較准,但它對局部損傷不敏感;振型尤其是較高階振型對局部剛度變化很敏感,但卻很難精確測量。MAC、COMAC等依賴於振型的動力指紋都存在類似的問題,而模態曲率、應變模態則在低幅值振動測試中變化量級過小而難以起到有效的判別作用。某些指標如ETR、單元模態應變能可以較有效的確定損傷位置或發展,然而這些指標對雜訊比較敏感,容易湮沒於雜訊中。目前已有的研究表明,動力指紋法對實驗室內的簡單模型結構而言是成功的,應用於實際的結構上結果還不太理想。可以說,到目前為止,動力參數法對結構損傷識別的能力仍然十分有限。動力指紋法的成功應用或許需要依賴於尋找新的綜合性損傷指標及試驗技術的發展。
b模型修正法
模型修正法主要利用直接或間接測得的資料通過條件優化約束,不斷的修正結構模型的剛度分布,從而得到結構剛度變化的信息,實現結構的損傷判別與定位。用於無損評估的有限元模型修正方法包括模態柔度法、最優矩陣修正法、靈敏度矩陣修正法、特徵結構分配法、測量剛度改變法和綜合模態參數法。由於技術上的原因,通常只有結構的一些識別較好的低階模態被用於有限元模型修正。然而事實是,只有對應於高階頻率的模態對結構的損傷定位是敏感的,低階模態對確定損傷位置並無明顯貢獻,反而增加了計算工作量。這種方法的缺陷在於測試不可能得到結構的完整模態集且測量中的信噪比較低,因而由測試數據難以給出足夠的修正信息,導致了解的不惟一性。
c人工神經網路法
Rajagopalan等人(1996)論述了在無損檢測與評估領域中人工智慧(AI)的兩個應用途徑。他們認為AI中基於知識的系統(KBS)和人工神經網路(ANN)可以合適地應用於NDE中。人工神經網路是在研究神經網路中對人腦神經網路的某種簡化、抽象和模擬。神經網路具有集體運算能力、自適應的學習能力、還有較強的容錯性、魯棒性,能進行聯想、綜合和推廣。
有研究者認為,傳統的損傷評估演算法基於精確的數學建模,而對於復雜結構的性能尚未達到精確理解的程度;而神經網路法可以保存結構損傷與未損模式,並可進行自學習,進行對比分析就可辨識損傷。
近年來,人工神經網路已在濾波、譜估計、信號檢測、系統辨識、模式識別等方面得到了成功的應用。神經網路識別法可以解決傳統模式識別中的高噪音干擾和模式損失等缺點。利用人工神經網路法,結合小波分析技術,可對橋梁監測信號進行預處理和損傷特徵提取;由於橋梁結構損傷檢測得到的測試數據的不完備性,神經網路法可以利用有限的數據訓練,用不完備的數據識別在無數學模型的情況下可以較好的解決非線性和不確定性引起系統的辨識問題。目前應用於結構損傷識別的有基於誤差反向傳播演算法的神經網路(BP)、徑向基函數神經網路(RBF)、自組織神經網路(ART)等。人工神經網路法的主要局限性在於訓練數據集的獲取,其准確性在很大程度上取決於訓練數據集的完備程度。
3)環境激勵下的系統響應識別
結構振動測試中的激振技術可以採用激振設備或其它激振手段如發射火箭、爆炸、人工地震等等。在橋梁結構中採用專用激振設備或人工激振往往需要關閉交通或是引起結構損傷,採用重型激振設備往往也會增加系統識別的成本。而利用作用於橋梁結構上的車輛、行人、風及其組合等自然環境激勵進行結構系統識別則具有很多優點:不需打斷交通流,無需布置貴重設備,且方便省時。
環境激勵輸入實際上是無法確切知道的,因此環境激勵系統識別是只知信號輸出而不知信號輸入的系統識別法,這是對傳統的系統識別法的一個挑戰。然而,環境激勵響應一般振動幅值小、隨機性強、易受雜訊影響、數據量大,需要一些特殊的識別技術。國外學者基於不同用途提出的識別方法有:基於功率譜密度的峰值法、基於離散時間數據的ARMA模型、自然激勵技術、隨機子空間法等。任偉新對頻域識別的峰值法(PP)和時域識別的隨機子空間法(SSI)進行了比較,並針對一幢15層高的鋼筋混凝土建築和一座鋼拱橋進行了應用分析,結果表明:PP法具有簡單、快捷、實用的優點,但結構阻尼無法識別,且振型識別精度不高;而SSI法計算工作量大,但識別質量較高;由此建議現場試驗時用PP檢查數據並初步識別結構的動力特性,然後再用SSI法做進一步分析以確保結果的正確性。
4)專家系統
結構的損傷診斷與評估不僅需要深厚的理論基礎,而且需要豐富的專家經驗。基於知識的專家系統匯集了專家們的知識,突破時域限制,使損傷診斷與評估逐漸走向智能化、自動化。目前,在橋梁損傷評價與維修對策中已有應用和開發專家系統的嘗試。專家系統一般都融合了模糊理論,以適應處理不確定性信息的能力。由於專家系統是基於符號的推理系統,具備解釋功能,但獲取知識困難,而人工神經網路具備學習能力,但不具備解釋能力,將專家系統和人工神經網路結合起來建立結構損傷智能診斷系統顯現出了良好的發展前景。
2橋梁結構安全評估與壽命預測
橋梁結構從正常到不正常的發展,導致缺陷發生的過程稱為裂化過程或損傷過程。損傷檢測的目的是為了對橋梁進行客觀的評價,以此來指導車輛通行,為橋梁維護、合理有效的加固提供科學依據,並為橋梁發展趨勢及剩餘壽命進行合理預測。
2.1橋梁結構的安全評估
橋梁安全評估分初步評估和詳細評估兩個層次。初步評估可快速篩選出大量橋梁的安全性程度,再由主管部門配合該橋梁的重要性程度,決定是否需要進行詳細評估。
1)初步評估。
根據影響橋梁耐震、耐荷及耐沖刷能力的項目,以填表方式評定各項目的分數,再綜合獲得整體分數,據以判定受評價橋梁耐震、耐荷及耐沖刷能力是否足夠或有疑慮或不足。
2)詳細評估。
根據橋梁實際現有情況,配合最新相關設計規范資料,經詳細結構分析後計算橋梁耐震及耐荷能力。經詳細評估後顯示安全性不足的橋梁,應立即進行補強工作,且橋梁安全評估所獲得的信息,應當作補強工作的重要參考依據。
2.2壽命預測
橋梁結構的使用壽命或耐久年限,是指在役橋梁在正常使用和正常維護條件下,仍然具有其預定使用功能的時間。在進行壽命預測之前,首先必須明確結構的預定功能是什麼,如何判斷結構的功能失效,即極限狀態的定義,這是結構壽命預測與剩餘壽命評估的關鍵。橋梁結構的使用壽命與材料性能、細部構造、使用狀態、劣化機理等許多因素有關,且諸多因素相互作用很難量化。現在有各類預測方法,目前的常用方法有經驗預測法、數學模型預測法及壽命預測隨機法。
3.結語
橋梁結構損傷檢測與評估涉及到結構、通訊、計算機、管理科學等多個學科領域,系統論、資訊理論、控制論、非線性科學等最新技術都在其中有廣泛應用。總體上說,仍然處於初步探索階段。隨著各學科的進一步交叉與同步發展,相信橋梁結構的健康監測與評估這一門新興的科學將會得到較大的發展。橋梁的長期實時或定時在線自動監測、健康狀況評估(包括特大自然或人為災害後的快速評估)、交通管理與維修決策融為一體的綜合性決策系統也會盡快實現。
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E. 橋梁檢測及結構性能評估
橋梁檢測及結構性能的評估是非常重要的,通過檢測手段了解結構性能,才能制定一系列用於實際問題解決。中達咨詢就橋梁檢測及結構性能的評估和大家說明一下。
公路交通是人類社會生命線工程的重要組成部分,公路橋梁作為公路交通基礎設施的咽喉工程,在公路運輸系統中發揮著至關重要的作用。由於使用荷載和環境因素等的作用,將導致橋梁使用性能衰退、結構安全與耐久性降低,造成橋梁適應性不足,甚至出現橋毀人亡事故。作為人造結構物的橋梁,採用科學的技術手段與方法對其實施及時有效的養護維修與管理,是保證其健康。而檢測是維修的前提,只有全面掌握了橋梁的安全狀況,才能對症下葯,延長橋梁的使用壽命;更重要的是檢測可以盡早發現橋梁的安全隱患,避免造成巨大的、不可挽回的損失。同時也可以完善橋旅運梁的資料,為以後的設計和加固提供依據,最大效能發揮其經濟效益的關鍵。
一、橋梁檢測與評估的意義
通過對橋梁的使用狀況、缺陷及損傷進行全面、細致、深入的現場檢測,明確缺陷和損傷的性質、部位、嚴重程度及發展趨勢,尋找缺陷及損傷產生的原因,以便分析、評價缺陷及損傷對橋梁使用性能和承載力的影響,為橋梁維護、加固基改造設計提供及時、有針對性的第一手資料。通過對橋梁的全面檢測,系統地收集當前橋梁技術數據,積累技術資料,為充實橋梁資料庫、加強橋梁科學管理和提高橋梁技術水平提供必要條件;通過合理設計檢測的方法,輔以布設長期監測設備,逐步建立橋梁健康監測系統,確保橋梁長期安全運營,以發揮其最佳經濟效益和社會效益。
二、橋梁檢測方法
1.靜態檢測方法
靜力荷載試驗就是將靜止的荷載作用於橋樑上的指定位置,以便能夠測試出結構的靜應變、靜位移以及裂縫等,從而推斷橋梁結構在荷載作用下的工作狀態和使用能力的試驗。通過這些與橋梁工作性能有關的參數,可以分析得出結構的強度、剛度及抗裂性能,據此判斷橋梁的承載能力。
在橋梁靜載試驗中要測量靜應變和靜位移。在測量應變時結合現場情況在結構上打孔,一般選擇在結構計算最不利且便於操作的位置。確定良好的載入方案,以便在有限的試驗孔上取得有代表性的測試值。根據靜態應變值,推算結構截面的應力分布、桿件的實際內力與次應力、混凝土和鋼筋共同作用情況等。
在靜位移測量時,要測量豎向靜態位移量(梁的撓度)、水平靜態位移量(梁活動端位移及墩頂位移等)。由實測到的應變和位移可以推算出有關的內力(如軸力和彎矩)值和撓度值等。將它們與理論計算值進行對比,以此作為判定橋梁結構工作狀態的一個重要指標。
2.動態檢測方法
動力荷載就是將行駛的汽車荷載或其他動力荷載作用於橋梁結構上,來測出結構的動力特性,從而判斷出橋梁結構在動力荷載下受沖擊和受振動影響的試驗。其試驗的目的在於測
定結構的動力特性,如結構的自振頻率、阻尼特性及固有振型等:測定結構在動荷載作用下的強迫振動的響應,如振幅、動應力、沖擊系數及疲勞性能等。這些性能是判斷橋梁運營狀況和承載能力的重要標志之一。當橋梁自振頻率處於某些范圍時,可由外荷載(包括行使車輛、行人、地震、風載、海浪;中擊等)引發共振造成事故,這是動力檢測的主要目的。
三、動載試驗的橋梁結構狀況評估
橋梁結構的動力特性是與結構的組成形式、剛度、質量分布和材料性質等結構本身的固有性質有關,而與荷載等其他條件無關的性質。橋梁的模態參數是整個結構振動系統的基本特性,它是進行結構動力分析所需的參數,其結果不僅可以用來分析結構動載作用下的受力情況,而且為橋梁承載力狀況評定提供重要指標。
1.固有頻率的測定
對於比較簡單的結構,只需結構的一階頻率,對於較復雜的結構動力分析,還應考慮第二、第三及更高階的頻率。橋梁固有頻率可以直接通過測試系統實測記錄的功率譜圖上的峰值、時域歷程曲線等確定。由基頻還可以推算承重結構的動剛度。
2.阻尼
橋梁結構配鎮穗的阻尼特性一般由對數衰減率6或阻尼比D來表示,可由時域信號中的振動衰減曲線求得。另外,也可以從功率譜圖中,用半功率帶寬法來計算阻尼,一般測試系統軟體均
可完成此類分析。
3.振型
一般橋梁結構的基頻是動力分析的重要參數。培卜感測器測點的布置根據不同的結構形式,通過理論分析後確定。振型的測定一般採用兩種方法,一種是使用多個感測器測定;另一種是使用一個感測器變換位置測量,這種情況下需要一個作用參考點,測試時比較繁瑣。在條件限制時使用,一般應採取第1種方法測試。
4.沖擊系數
橋規中定義沖擊系數為沖擊力與汽車荷載之比。對於線彈性狀態下的結構來說,動荷載產生的荷載效應與靜荷載產生的荷載效應之比即為1。因此,沖擊系數的測試通常採用測定結構動應變或動撓度的方法。測試前,在梁的跨中(或最大變位、應變處)布置電阻應變片式的位移計或應變計,並通過動態應變儀與電腦相接。試驗時,由載入車輛以某一速度從測點駛過,記錄其輸出應變隨時間變化的實時信號。一般情況下,應測試記錄多種車速下的輸出應變結果,以做分析比較。
四、人工神經網路的橋梁結構狀況評估
現實中橋梁處於一個復雜的動態系統中,影響結構安全性、適用性及耐久性的因素多,各影響因素之間的關系也存在著大量的不確定性和模糊性。傳統的橋梁結構評估方法不能很好地處理這些不確定性因素的影響,而人工神經網路方法卻能實現從輸入參數到輸出參數之間的非線性映射,非常適合於非線性很強的混凝土橋梁結構損傷診斷。
1.人工神經網路
人工神經網路(ArtificialNeuralNetworks,ANN),一種模仿動物神經網路行為特徵,進行分布式並行信息處理的演算法數學模型。這種網路依靠系統的復雜程度,通過調整內部大量節點之間相互連接的關系,從而達到處理信息的目的。人工神經網路是並行分布式系統,採用了與傳統人工智慧和信息處理技術完全不同的機理,克服了傳統的基於邏輯符號的人工智慧在處理直覺、非結構化信息方面的缺陷,具有自適應、自組織和實時學習的特點。
由於結構的損傷必然導致結構參數(剛度、阻尼和內部荷載)的改變。利用數值求解法(如有限元法、能量法)或實測方法,獲取結構中所需物理量(如頻率、振型等)作為訓練樣本的輸入參數,以結構的缺陷作為輸出參數,利用神經網路具有很強的自組織、自學習和自適應能力的特點,通過一定數量的訓練樣本讓網路學習,神經網路會記住這些知識,實現從輸入參數(如結構頻率向量等)到輸出參數(如結構損傷位置、程度等)之間的非線性映射,從而可以求得反問題的解,也就可以知道橋梁結構的損傷情況。
2.結構等級評估輸入參數
(1)混凝土材料方面
a.截面損失程度:由於混凝土在空氣中的碳化作用,碳化部分將不參加構件的工作,因此構件截面減小。此參數以混凝土碳化深度與構件實際尺寸的比值來衡量。
b.混凝土強度損失程度:混凝土強度隨時間而降低。此參數以混凝土強度下降程度來衡量。
c.開裂程度:對大部分結構,允許在規定范圍內帶裂縫工作,但是裂縫的產生和擴展對結構的抗彎能力及鋼筋的保護有很大影響。此參數用裂縫寬度可靠指標與允許可靠指標的比值來度量。
(2)動力特性方面
a.固有頻率下降,由於長期運營,橋梁的固有頻率、剛度隨時間增加有逐漸減小的趨勢,其豎向剛度降低較快:
b.橋梁剛度下降,內部混凝土出現疲勞,產生了塑性變形,大大降低了橋梁剛度。
3.結構等級評估輸出參數
通過人工神經網路系統的反復訓練,可以輸出Y值,根據《公路舊橋承載能力鑒定方法》(試行)中劃分的4個等級來評估結構等級。Y體現不同的破損程度,數值越小,破損程度越
小。評估等級與Y取值的對應關系:
(1)一級,O.OO<y<o.05,滿足國家規范要求,不必採取任何措施。
(2)二級,O.O5<y≤o.15,略低於國家規范要求,但不影響正常使用。
(3)三級,O.15<y≤o.35,不滿足國家規范要求,影響正常使用,應採取維修加固措施。
(4)四級,O.35<y≤1.o0,嚴重不滿足國家規范要求,是危橋,須及時採取措施。
五、結束語
橋梁檢測是一項復雜而細致的工作,是一項理論實踐結合緊密的學科。目前我國的很多橋梁進入了維修期,對舊橋進檢測顯得尤為重要。靜載和動載實驗是目前結構性能評估的常用方法,在此基礎上結合人工神經網路進行結構檢測評估能夠更加准確並有針對性。在這方面國內外學者已經進行了研究,並且取得了一定研究成果。相信人工神經網路在橋梁結構的檢測評估方面將有很好的發展前景,而且也將為特大橋梁的實時監測提供可能。
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F. 解決哥尼斯堡七橋問題的演算法是怎樣的
如果每座橋只能走一次,那麼除了起孫拍點以外,當一個人由一座橋走到一塊陸地時,喚皮這個人必須從另外一座橋離開這塊陸地。那麼對每塊陸地來說,有一座進入的橋就應該對應一座離開的橋。那麼在每一塊陸地連和凱差接的橋數應該為偶數。但七橋連出來是奇數,所以一個人不能一次走完七座橋。歐拉終於證明了他的結論。