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高速铁路桥梁结构安全监测与预警技术
| 论文题名： | 高速铁路桥梁结构安全监测与预警技术 |
| 关键词： | 高速铁路桥梁;结构安全监测;损伤识别;CNN-LSTM;安全运营 |
| 摘要： | 高速铁路桥梁往往是当地的交通命脉，对当地的经济发展起着极大的促进作用。高速铁路桥梁在运营期间，由于列车运行速度较高桥梁振动响应较大，且长期受到环境的侵蚀，桥梁结构不可避免地产生结构累积性损伤和抗力衰减，致使桥梁运营存在着安全风险。传统的桥梁结构安全检测大多通过人工定期巡检的方式进行，这种方式因巡检人员业务能力水平不同，巡检结果也会不同，容易忽略潜在的风险。同时，人工定期巡检期间损伤检测不及时也有可能给桥梁运营带来风险。因此，建立实时在线的高速桥梁结构安全监测与预警系统，实现对高速铁路桥梁的实时监测，建立损伤评估模型对潜在的风险及时预警，可以帮助管理人员快速决策，保证桥梁结构的安全性和持久性，对铁路桥梁的安全运营具有重要的意义。 论文以城际铁路漠谷河大桥为依托工程，研究高速铁路结构安全监测与预警技术。本文首先利用Midas/Civil2019软件建立漠谷河大桥的全桥有限元模型，对大桥进行动、静力学分析，通过桥梁的自振特性和挠度、应力等静力性能确定桥梁的易损点，从而进一步确定桥梁的监测断面和传感器的布设方案；其次，从需求分析入手，提出漠谷河大桥结构安全监测系统的总体设计方案，该方案包括数据采集模块设计、数据通信模块设计、数据存储模块设计和预警与综合评估模块设计几部分；进一步，对桥梁结构安全监测系统中传感器进行了选型并对主从控CPU及其外围硬件进行了设计；为了实现桥梁损伤识别，构造联合CNN-LSTM的桥梁结构损伤识别模型，通过获取模型加速度数据，建立数据集验证模型的有效性，对比发现，无论是在损伤识别定位准确率还是模型整体稳定性上，CNN-LSTM模型都明显优于CNN和LSTM模型；最后在CNN-LSTM损伤识别模型基础上，提出分级预警指标和预警闭合流程。 本文研究成果可以提高高速铁路桥梁管养水平，指导工程人员进行铁路桥梁健康监测系统方案的研究设计，辅助管理人员实现科学和高效养护，具有重要的理论指导意义和实际工程应用价值。 |
| 作者： | 盛文达 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王海英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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