高铁拱桥刚性吊杆异常状态快速预警系统及其方法技术方案

本发明专利技术提供了一种高铁拱桥刚性吊杆异常状态快速预警系统及其方法，包括振动数据采集与传输子系统、数据计算与分析子系统和快速预警子系统。振动数据采集与传输子系统由安装在高铁拱桥结构上的传感器和数据传输线路组成；数据计算与分析子系统基于不同的服役状态评估指标对吊杆实测数据进行计算和分析，与使用吊杆正常服役状态下的实测数据建立的各标准服役状态子库的预警阈值或预警包络线进行对比，快速评定吊杆的服役状态；发现吊杆异常后，快速预警子系统采用警报灯开启、手机报警电话或短信等方式向管理人员报警。本发明专利技术可监测高铁拱桥刚性吊杆服役状态，及时发现其异常并报警，对高铁拱桥刚性吊杆安全服役及高铁列车安全运行具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
高铁拱桥刚性吊杆异常状态快速预警系统及其方法
本专利技术属于桥梁工程结构健康监测
，具体来说是专利技术了一种高铁拱桥刚性吊杆异常状态快速预警系统及其方法。
技术介绍
中国的高速铁路近几年来得到了大力发展，建设速度和规模均为世界之最。截至2016年底，中国高速铁路运营里程已超过2.2万公里。高铁列车具有运能大、运速快、运行轨道固定等特点，具有重要的经济和战略意义；因此，有必要关注高铁及其附属设施的服役安全。作为高速铁路跨越河流、山谷的重要基础设施，我国建设了大量的大跨高铁桥梁。为保障高铁列车高速、安全运行并避免事故发生，有必要研究一套高铁拱桥及其关键构件异常服役状态的快速预警系统。刚性吊杆拱桥由于其良好的侧向刚度而越来越多用于大跨高铁桥梁中，刚性吊杆是其关键受力构件之一，受列车荷载、温度、风及高铁列车行驶带来的局部风等共同作用，在服役时可能会出现影响高铁列车行车安全的异常服役状态。在刚性吊杆出现异常状态的初期及时地发现吊杆异常，对保证高铁拱桥刚性吊杆及高铁列车行车安全均具有重要意义。目前，关于高铁拱桥刚性吊杆异常状态快速预警的方法和系统相关研究还不多见。本专利技术基于高铁拱桥结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高铁拱桥刚性吊杆异常状态快速预警系统及其方法，其特征在于，该系统包括振动数据采集与传输子系统、数据计算与分析子系统和快速预警子系统；其中，振动数据采集与传输子系统由安装在高铁拱桥结构上的传感器和数据传输线路组成；数据计算与分析子系统基于吊杆正常服役状态下的实测数据建立的标准服役状态库进行计算和分析，快速评定吊杆的服役状态；发现吊杆异常状态后，快速预警子系统调用预警模块采用警报灯开启、向管理人员拨打报警电话或发送报警短信的方式向大桥管理人员进行报警；高铁拱桥刚性吊杆异常状态快速预警方法包含两个阶段：吊杆标准服役状态库的建立和吊杆异常状态的快速预警，步骤如下：选取桥梁建成后前一年或前两年的实测...

【技术特征摘要】
1.一种高铁拱桥刚性吊杆异常状态快速预警系统及其方法，其特征在于，该系统包括振动数据采集与传输子系统、数据计算与分析子系统和快速预警子系统；其中，振动数据采集与传输子系统由安装在高铁拱桥结构上的传感器和数据传输线路组成；数据计算与分析子系统基于吊杆正常服役状态下的实测数据建立的标准服役状态库进行计算和分析，快速评定吊杆的服役状态；发现吊杆异常状态后，快速预警子系统调用预警模块采用警报灯开启、向管理人员拨打报警电话或发送报警短信的方式向大桥管理人员进行报警；高铁拱桥刚性吊杆异常状态快速预警方法包含两个阶段：吊杆标准服役状态库的建立和吊杆异常状态的快速预警，步骤如下：选取桥梁建成后前一年或前两年的实测数据作为吊杆正常服役状态的实测数据建立吊杆标准服役状态库；建立吊杆标准服役状态库的步骤如下：步骤一、采集高铁拱桥待监测的刚性吊杆的横向位移、刚性吊杆截面横向的两侧应变及该刚性吊杆所处的同一榀拱的温度，并将采集到的数据传输到计算机中的数据计算与分析子系统；步骤二、将无车时吊杆横向动弯矩变化幅值和无车时吊杆横向外侧动应变变化幅值作为吊杆服役状态评估指标，无车时吊杆横向动弯矩或横向外侧动应变变化幅值分别定义为无车时横向动弯矩或横向外侧动应变数据相对其平均值的变化值的绝对值中前x个最大值的平均值，x按如下规则确定：变化幅值应大于99％的无车时吊杆横向动弯矩或横向外侧动应变数据点变化值的绝对值并小于99.9％的数据点变化值的绝对值，符合该规则的值中任取一个作为x；无车时吊杆横向动弯矩变化幅值根据式(1)计算，式中Δε、E、I、h分别为吊杆截面横向两侧应变差、弹性模量、截面惯性矩和截面高度：M＝ΔεEI/h(1)然后，考虑环境风、温度因素对吊杆服役状态评估指标的影响，提取正常服役状态下吊杆服役状态评估指标和各类影响因素的具体值；其中，分析温度对无车时吊杆横向外侧动应变变化幅值的影响时提取吊杆截面同一侧的温度数据，分析温度对无车时吊杆横向动弯矩变化幅值的影响时提取吊杆横向两侧温度数据并取其平均值；步骤三、为清晰地描述温度、环境风中某个因素对某构件服役状态评估指标的影响，首先要排除掉其他因素的干扰：当温度在某一温度上下1℃变化时认为温度因素的影响忽略不计，这里的数值定义为“差异区间值”；计算有无车时吊杆横向动位移变化幅值之比，简称变化幅值之比；其中，有车时吊杆横向动位移变化幅值是一次过车时吊杆横向动位移的最大绝对变化值；无车时吊杆横向动位移变化幅值是无车时横向动位移数据相对其平均值的变化值的绝对值中前y个最大值的平均值，y的选取准则是：变化幅值应大于99％的无车时横向动位移数据点变化值的绝对值并小于99.9％的数据点变化值的绝对值；认为变化幅值之比大于10时环境风...

【专利技术属性】
技术研发人员：安永辉，管德龙，欧进萍，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21