高速鐵路橋梁安全預(yù)警理論及其應(yīng)用

丁幼亮：博士，研究員、博士生導(dǎo)師，東南大學(xué)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究所常務(wù)副所長。主要研究領(lǐng)域為工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測與減振控制。

主持國家及省部級縱向科研基金12項，包括國家自然科學(xué)基金面上項目/青年基金、國家科技支撐計劃項目子項、交通運輸部重大科技專項項目子項/應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目子項、教育部博士點基金新教師基金、江蘇省自然科學(xué)基金等；先后參與國家杰出青年科學(xué)基金項目、國家“863”計劃項目、國家科技支撐計劃項目等多項重大縱向科研項目。

出版學(xué)術(shù)著作2部，主編國家統(tǒng)編教材2部，主編國際會議論文集1部，參編規(guī)程1部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文120余篇（SCI收錄25篇、EI收錄91篇）；獲國家授權(quán)發(fā)明專利9項，計算機軟件著作權(quán)3項；參與的項目獲“江蘇省科技進步一等獎”、“教育部科技進步二等獎”等多項科技獎勵；部分成果被列入我國結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域第一部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，并已成功用于潤揚長江大橋、蘇通長江大橋、珠江黃埔大橋、洛陽瀛洲大橋等多項大跨橋梁工程的健康監(jiān)測與安全性評估。

第1章 緒論

1.1 高速鐵路橋梁安全監(jiān)測的意義

1.2 高速鐵路橋梁安全監(jiān)測與預(yù)警研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

1.3 本書的目的和主要內(nèi)容

第2章 高速鐵路橋梁溫度場監(jiān)測與評估

2.1 高速鐵路橋梁溫度場監(jiān)測概述

2.2 大勝關(guān)大橋溫度場長期監(jiān)測結(jié)果

2.3 大勝關(guān)大橋溫差概率統(tǒng)計分析

2.4大勝關(guān)大橋溫差標(biāo)準(zhǔn)值及溫差模式

2.5 本章小結(jié)

第3章 高速鐵路橋梁支座縱向位移監(jiān)測與預(yù)警

3.1 高速鐵路橋梁支座縱向位移監(jiān)測概述

3.2 大勝關(guān)大橋支座縱向位移長期監(jiān)測結(jié)果

3.3 基于縱向位移監(jiān)測的支座使用性能退化預(yù)警方法

3.1 高速鐵路橋梁支座縱向位移監(jiān)測概述

3.2 大勝關(guān)大橋支座縱向位移長期監(jiān)測結(jié)果

3.3 基于縱向位移監(jiān)測的支座使用性能退化預(yù)警方法

3.4 本章小結(jié)

第4章 高速鐵路橋梁主梁靜應(yīng)變監(jiān)測與預(yù)警

4.1 高速鐵路橋梁主梁靜應(yīng)變監(jiān)測概述

4.2 大勝關(guān)大橋主梁靜應(yīng)變長期監(jiān)測結(jié)果

4.3 基于靜應(yīng)變監(jiān)測的主梁承載能力退化預(yù)警方法

4.4 本章小結(jié)

第5章 高速鐵路橋梁鋼橋面板動應(yīng)變監(jiān)測與預(yù)警

5.1 高速鐵路橋梁鋼橋面板的動應(yīng)變監(jiān)測概述

5.2 大勝關(guān)大橋鋼橋面板動應(yīng)變的長期監(jiān)測結(jié)果分析

5.3 基于動應(yīng)變監(jiān)測的鋼橋面板疲勞性能預(yù)警方法

5.4 本章小結(jié)

第6章 高速鐵路橋梁主梁振動幅值監(jiān)測與預(yù)警

6.1 高速鐵路橋梁主梁振動幅值監(jiān)測概述

6.2 大勝關(guān)大橋主梁振動幅值長期監(jiān)測結(jié)果

6.3 基于振動幅值監(jiān)測的列車走行性能退化預(yù)警方法

6.4 基于振動幅值監(jiān)測的結(jié)構(gòu)安全性能退化預(yù)警方法

6.5 本章小結(jié)

第7章 高速鐵路橋梁橋墩振動幅值監(jiān)測與預(yù)警

7.1 高速鐵路橋梁橋墩振動幅值監(jiān)測概述

7.2 大勝關(guān)大橋橋墩振動幅值長期監(jiān)測結(jié)果

7.3 基于振動幅值監(jiān)測的橋墩使用性能退化預(yù)警方法

7.4 本章小結(jié)參考文獻 2100433B

本書基于國家973計劃和863計劃等相關(guān)專項項目成果，以京滬鐵路南京大勝關(guān)長江大橋的溫度場環(huán)境作用數(shù)據(jù)及位移、應(yīng)變、振動等結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)為主要研究對象，詳細闡述了高速鐵路橋梁安全性能監(jiān)控與預(yù)警的相關(guān)理論與方法。本書是國內(nèi)第一本高速鐵路橋梁安全預(yù)警研究的專著，系統(tǒng)地介紹了高速鐵路橋梁安全預(yù)警理論、方法與應(yīng)用，并成功地應(yīng)用于京滬高鐵南京大勝關(guān)大橋。全書體系得當(dāng)、內(nèi)容翔實、行文流暢、可讀性強

土木工程、鐵道工程、結(jié)構(gòu)工程等相關(guān)專業(yè)人士

《工程結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警理論及其應(yīng)用》較系統(tǒng)地闡述了工程結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警的理論、方法和應(yīng)用。上篇(第1～5章)詳細論述了工程結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警的基本理論和方法，主要內(nèi)容包括：基于小波包能量譜的結(jié)構(gòu)多尺度損傷分析原理；基于小波包能量譜的結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警方法；ASCE Benchmark結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警研究；環(huán)境激勵下的結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警方法。下篇(第6～8章)詳細論述了潤揚大橋斜拉橋損傷預(yù)警的方法實現(xiàn)與工程應(yīng)用，主要內(nèi)容包括：潤揚大橋斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警策略與方案；環(huán)境激勵下的潤揚大橋斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警方法；潤揚大橋斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。

前言緒論0.1 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的研究與應(yīng)用

0.2 結(jié)構(gòu)損傷診斷的研究與應(yīng)用0.2.1 結(jié)構(gòu)損傷診斷概述

0.2.2 結(jié)構(gòu)損傷診斷的動力指紋類方法

0.2.3 結(jié)構(gòu)損傷診斷的小波變換類方法

0.3 本書的目的和主要內(nèi)容參考文獻

上篇 工程結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警理論與方法

第1章 小波變換的基本原理

1.1 概述

1.2 小波變換

1.2.1 連續(xù)小波變換

1.2.2 離散柵格下的小波變換

1.3 多分辨率分析

1.3.1 多分辨率分析的思想

1.3.2 多分辨率分析的定義與性質(zhì)

1.3.3 Mallat算法

1.4 小波包分析

1.4.1 小波包分析的思想

1.4.2 小波包分析的定義與性質(zhì)

參考文獻

第2章 基于小波包能量譜的結(jié)構(gòu)多尺度損傷分析原理

2.1 概述

2.2 信號的多尺度表示

2.3 結(jié)構(gòu)動力系統(tǒng)的多尺度損傷分析

2.3.1 結(jié)構(gòu)動力系統(tǒng)描述

2.3.2 結(jié)構(gòu)動力系統(tǒng)的多尺度描述

2.3.3 結(jié)構(gòu)動力系統(tǒng)的多尺度損傷分析

2.4 基于小波包能量譜的結(jié)構(gòu)多尺度損傷分析

2.4.1 結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的小波包能量譜

2.4.2 數(shù)值算例

2.5 小結(jié)

參考文獻

第3章 基于小波包能量譜的結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警方法

3.1 概述

3.2 結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警的小波包能量譜

3.2.1 引言

3.2.2 小波函數(shù)的選擇

3.2.3 小波包分解層次的選擇

3.3 基于小波包能量譜的結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警方法

3.3.1 結(jié)構(gòu)損傷特征向量

3.3.2 結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警指標(biāo)

3.4 小結(jié)

參考文獻

第4章 ASCEBenchmark結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警研究

4.1 概述

4.2 ASCEBenchmark結(jié)構(gòu)試驗概況

4.2.1 問題的提出

4.2.2 ASCEBenchmark結(jié)構(gòu)概況

4.2.3 試驗內(nèi)容

4.3 試驗結(jié)果與分析

4.3.1 試驗結(jié)果

4.3.2 試驗分析

4.3.3 討論

4.4 小結(jié)

參考文獻

第5章 環(huán)境激勵下的結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警方法

5.1 概述

5.2 環(huán)境激勵下的結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警方法

5.2.1 結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警方法

5.2.2 數(shù)值算例

5.2.3 試驗驗證

5.3 小結(jié)

參考文獻

下篇 潤揚大橋斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警的方法實現(xiàn)與應(yīng)用

第6章 潤揚大橋斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警策略與方案

6.1 概述

6.2 潤揚大橋斜拉橋的基準(zhǔn)有限元模型

6.2.1 引言

6.2.2 潤揚大橋斜拉橋概況

6.2.3 基準(zhǔn)有限元模型的建立與修正

6.2.4 有限元模型驗證

6.2.5 結(jié)語

6.3 基于模態(tài)參數(shù)的潤揚大橋斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警分析

6.3.1 引言

6.3.2 固有頻率指標(biāo)

6.3.3 模態(tài)曲率指標(biāo)

6.3.4 模態(tài)應(yīng)變能指標(biāo)

6.3.5 模態(tài)柔度指標(biāo)

6.3.6 斜拉索索力指標(biāo)

6.3.7 結(jié)語

6.4 基于小波包能量譜的潤揚大橋斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警分析

6.4.1 引言

6.4.2 損傷敏感性分析

6.4.3 噪聲魯棒性分析

6.4.4 結(jié)語

6.5 小結(jié)

參考文獻

第7章 潤揚大橋斜拉橋健康監(jiān)測數(shù)據(jù)的損傷預(yù)警分析

7.1 概述

7.2 潤揚大橋斜拉橋健康監(jiān)測數(shù)據(jù)的損傷預(yù)警分析

7.2.1 實測動力響應(yīng)

7.2.2 實測動力響應(yīng)的模態(tài)頻率分析

7.2.3 實測動力響應(yīng)的小波包能量譜分析

7.3 小結(jié)

參考文獻

第8章 潤揚大橋斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

8.1 概述8.2 潤揚大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)概況

8.2.1 系統(tǒng)總體構(gòu)成及功能

8.2.2 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)子系統(tǒng)簡介

8.3 潤揚大橋斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

8.3.1 結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警系統(tǒng)的總體設(shè)計

8.3.2 損傷預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)

8.3.3 損傷預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計與實現(xiàn)

8.4 小結(jié)

參考文獻2100433B

依據(jù)我國的高速鐵路規(guī)模和所面臨的地震危險環(huán)境，高速鐵路地震安全是亟需解決的重要課題。但目前高速鐵路地震預(yù)警的相關(guān)研究尚處于探索性階段，缺乏適合我國高鐵特點和地震環(huán)境的監(jiān)測預(yù)警理論與方法。在分析國內(nèi)外地震預(yù)警理論的發(fā)展歷程和地震預(yù)警成果在高速鐵路應(yīng)用的基礎(chǔ)上，總結(jié)我國高速鐵路地震監(jiān)測、預(yù)警所面臨的課題，有針對性地開展完成了以下主要研究內(nèi)容： (1) 基于高鐵臺站早期地震動的震源參數(shù)評價研究； (2) 基于高鐵臺站早期地震動的最終地震動強度評價研究； (3) 高鐵環(huán)境影響和沿線最終地震動強度分布研究； (4) 高鐵地震運行安全與預(yù)警指標(biāo)研究； (5) 高鐵地震預(yù)警系統(tǒng)方案與預(yù)警策略研究。通過項目實施，研究提出了符合我國高鐵特點和地震環(huán)境的地震監(jiān)測、預(yù)警的理論與方法，為研發(fā)建設(shè)我國高速鐵路地震監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，健全鐵路交通設(shè)施的地震安全能力提供了科學(xué)依據(jù)。 2100433B