欢迎来到福建省科学技术厅网站!
今天是:      

桥梁拉吊索损伤演化及其失效模式的声发射监测技术研究和应用

时间:2017-11-08     来源:厅成果处     字体显示:        阅读:{{ pvCount }}次

  该项目采用了声发射监测系统,监测了桥梁拉吊索的损伤情况,避免了桥梁拉吊索盲目更换或加固,主要完成了以下几项研究工作: 

  首先,针对桥梁拉吊索损伤(锚头及索体腐蚀、应力损伤、疲劳累积损伤等)进行声发射监测,建立应力波在桥梁拉索中传播的理论模型并进行数值模拟,研究其传播规律。 

  其次,研究拉索损伤声发射特征信号提取方法,建立拉索损伤声发射数据库;基于声发射监测信号,识别拉索损伤程度、断丝位置及其根数。 

  第三,导出基于声发射监测信号拉索损伤演化方程和拉索强度退化公式,提出拉索损伤预警判断方法;为了有效利用声发射监测数据快速判断拉索损伤,进行不同损伤类型的声发射特征参数提取,并研究模式识别方法。 

  第四,针对拉索已有的损伤,选取合适的导波模式及其激发频率,以声发射主动监测方法对其结构进行扫描、监测和识别结构的损伤;在结构发生损伤过程中,利用声发射传感器监测损伤应力波,并通过分形技术分析应力波的时域特征来识别结构的损伤;进一步将主动与被动监测识别结果进行融合,达到增加结构损伤识别的精度。 

  最后,给出了声发射传感器布设工艺,并将声发射技术在省内拉吊索桥梁中进行推广应用。 

  项目主要研究创新点包括:  

  (1)针对高频下,传统的有限元和傅里叶谱模拟界面损伤导波传播变得越来越不准确。本项目采用小波谱单元进行拉索声发射传播数值模拟及其规律研究,创新地构建结构不连续声发射传播小波谱单元模型。本方法计算单元少、计算时间短、精度高。 

  (2)本项目将主被动波导测试技术集成于桥梁拉索损伤监测;并研制主被动波导复合共线一体化多模块传感器;搭建主被动波导测试方案自动选择与测试数据融合的监测系统。 

  (3)提出强噪声环境中有效声发射信号提取方法及空间滤波技术,建立了用声发射特征参数表征拉索损伤演化方程及拉索强度退化公式,基于分形技术给出了拉索损伤程度及临界破坏准则。 

  (4)采用主成分分析算法对提取的声发射数据进行降噪和去冗余;应用基于全局寻优机制的改进的粒子群算法拉索应力腐蚀声发射数据进行聚类分析,实现了大数据信息挖掘、统计分析归类,并找出相似损伤阶段的特征规律和给出了不同腐蚀阶段声发射特征参数取值范围及腐蚀类型。 

  (5)提出了声发射技术在实际工程监测中的在现场布设工艺、采集策略;编制了桥梁拉索损伤声发射检测应用指南。 

  项目研究共完成研究报告4份,毕业研究生6人、博士1人,发表期刊和会议论文近30篇,EI和SCI收录论文9篇,发明专利4项。 

应用该研究成果对省内拉吊索桥梁进行声发射健康监测和安全性能评估,取得了显著的经济和社会效应,对拉吊索桥梁的监测和养护具有很好的借鉴意义。

附件下载

相关连接