国家级：国家科技支撑计划重点课题, 2011BAK02B03, 城市道路与轨道交通结构群安全监测及应急保障物联网技术研究及应用示范。

技术开发

正在申请 ,其中:发明专利 3 项
已授权专利,其中:发明专利 2 项
专利号: ZL201611039828.3 ;ZL201921853530.5

                                                

我国大量的基础设施在长期服役期间受到环境侵蚀、材料劣化、交通荷载等作用，导致结构性能逐渐退化和各种病害不断出现，极大缩短了结构的使用寿命。因此，如何发现结构早期损伤和隐患是国内外迫切需要解决的难题。对此，技术团队提出了大跨结构损伤识别、监测方法和基于超声导波的管道结构损伤快速检测方法。对现有工程结构的损伤识别及健康监测理论进行了创新。涵盖了土木结构中的大跨桥梁、城市高架、轻轨梁桥、埋地管道、大跨网格等结构。成果可用于大跨桥梁结构快速检测及精准定位；城市高架桥通行期间的损伤在线监测；轻轨梁桥线型监测及行车安全性评估；埋地管道损伤快速定位，单次检测距离可达50米；大跨网格结构在少量测点下的损伤定位等若干亟需解决的实际难题。成果以理论分析和实际工程相结合，成功应用在北京四惠桥、洛阳石化大型管道等国家大型工程中。成果将为我国一系列大型土木结构的安全使用与健康运营提供理论及技术支撑。

1、研制了长标距光纤传感器，提出了基于分布式动应变和加速度反应频响函数谱能量的大跨桥梁结构损伤诊断方法，既可以消除复杂激励和环境噪音的影响，又可避免繁杂模态求解及模态遗漏或串位问题，具有优越的损伤定位、量化和抗噪音污染能力。
2、提出了用于高架桥监测的“频域宏应变工作变形”动力指标，建立了基于准分布式应变传感技术的城市高架桥快速损伤识别及连续监测系统，保证了非平稳激励下对车桥耦合系统的损伤定位精度。
3、提出了基于应变的轻轨梁桥线型监测方法，建立了车轨桥动力学耦合试验模型，建立了轻轨线型与列车运行安全性的关系。
4、提出了基于导波回波包络的管道结构损伤识别指标，研制了超声导波检测设备，对埋地管道进行了损伤检测研究。
5、提出了基于不完备应变模态的大跨网格结构损伤识别策略，采用摄动理论和灵敏度分析方法对应变模态测试的测点进行了优化布置。

1、提出的大跨桥梁结构基于分布式动应变和加速度反应频响函数谱能量的损伤指标，损伤定量结果的相对误差在10[%]以内，并可识别轻微损伤情况（5[%]损伤）。解决了传统模态法损伤识别效果不稳定、对结构早期轻微损伤不敏感的缺陷，有效地降低了各种随机干扰对损伤识别效果的不利影响。
2、提出的用于高架桥监测的“频域宏应变工作变形”动力指标，对局部大于9[%]的刚度损伤具有高度的敏感度，且具有良好的跟踪识别率。避免了传统的模态损伤识别法在应用中，因模态测不准而造成方法适用性差的缺陷。并解决了在非平稳激励下，识别时变参数结构局部损伤的难题。
3、建立的基于钢轨应变的轻轨简支梁桥桥墩差异沉降监测方法及列车-轨道-桥梁相互作用系统实时耦合动力分析模型，科学确定了列车运行安全的预警限值。在运营速度段（V≤80km/h）当桥墩沉降≤30mm或梁体下挠/上拱≤20mm时，可满足安全平稳运行要求。
4、提出的用于进行管道损伤程度识别的指标位移回波包络指标，利用神经网络分析导波回波包络的方式，从而能够对管道的损伤程度进行识别，误差在5[%]以内，解决了传统的利用反射系数识别的方法稳定性及实用性不足的缺点。
5、提出的基于不完备应变模态的大跨网格结构损伤识别方法，解决了应变模态不完备测试情况下的损伤识别难题，可在测点数量仅为总杆件数1/8的情况下检测到损伤量不大于20[%]的损伤情况，大幅减少了测点数量，并提高了检测效率。