高速铁路桥梁安全预警理论及其应用

丁幼亮：博士，研究员、博士生导师，东南大学结构健康监测研究所常务副所长。主要研究领域为工程结构安全监测与减振控制。

主持国家及省部级纵向科研基金12项，包括国家自然科学基金面上项目/青年基金、国家科技支撑计划项目子项、交通运输部重大科技专项项目子项/应用基础研究项目子项、教育部博士点基金新教师基金、江苏省自然科学基金等；先后参与国家杰出青年科学基金项目、国家“863”计划项目、国家科技支撑计划项目等多项重大纵向科研项目。

出版学术著作2部，主编国家统编教材2部，主编国际会议论文集1部，参编规程1部，发表学术论文120余篇（SCI收录25篇、EI收录91篇）；获国家授权发明专利9项，计算机软件著作权3项；参与的项目获“江苏省科技进步一等奖”、“教育部科技进步二等奖”等多项科技奖励；部分成果被列入我国结构健康监测领域第一部行业标准《结构健康监测系统设计标准》，并已成功用于润扬长江大桥、苏通长江大桥、珠江黄埔大桥、洛阳瀛洲大桥等多项大跨桥梁工程的健康监测与安全性评估。

第1章 绪论

1.1 高速铁路桥梁安全监测的意义

1.2 高速铁路桥梁安全监测与预警研究与应用现状

1.3 本书的目的和主要内容

第2章 高速铁路桥梁温度场监测与评估

2.1 高速铁路桥梁温度场监测概述

2.2 大胜关大桥温度场长期监测结果

2.3 大胜关大桥温差概率统计分析

2.4大胜关大桥温差标准值及温差模式

2.5 本章小结

第3章 高速铁路桥梁支座纵向位移监测与预警

3.1 高速铁路桥梁支座纵向位移监测概述

3.2 大胜关大桥支座纵向位移长期监测结果

3.3 基于纵向位移监测的支座使用性能退化预警方法

3.1 高速铁路桥梁支座纵向位移监测概述

3.2 大胜关大桥支座纵向位移长期监测结果

3.3 基于纵向位移监测的支座使用性能退化预警方法

3.4 本章小结

第4章 高速铁路桥梁主梁静应变监测与预警

4.1 高速铁路桥梁主梁静应变监测概述

4.2 大胜关大桥主梁静应变长期监测结果

4.3 基于静应变监测的主梁承载能力退化预警方法

4.4 本章小结

第5章 高速铁路桥梁钢桥面板动应变监测与预警

5.1 高速铁路桥梁钢桥面板的动应变监测概述

5.2 大胜关大桥钢桥面板动应变的长期监测结果分析

5.3 基于动应变监测的钢桥面板疲劳性能预警方法

5.4 本章小结

第6章 高速铁路桥梁主梁振动幅值监测与预警

6.1 高速铁路桥梁主梁振动幅值监测概述

6.2 大胜关大桥主梁振动幅值长期监测结果

6.3 基于振动幅值监测的列车走行性能退化预警方法

6.4 基于振动幅值监测的结构安全性能退化预警方法

6.5 本章小结

第7章 高速铁路桥梁桥墩振动幅值监测与预警

7.1 高速铁路桥梁桥墩振动幅值监测概述

7.2 大胜关大桥桥墩振动幅值长期监测结果

7.3 基于振动幅值监测的桥墩使用性能退化预警方法

7.4 本章小结参考文献 2100433B

本书基于国家973计划和863计划等相关专项项目成果，以京沪铁路南京大胜关长江大桥的温度场环境作用数据及位移、应变、振动等结构数据为主要研究对象，详细阐述了高速铁路桥梁安全性能监控与预警的相关理论与方法。本书是国内第一本高速铁路桥梁安全预警研究的专著，系统地介绍了高速铁路桥梁安全预警理论、方法与应用，并成功地应用于京沪高铁南京大胜关大桥。全书体系得当、内容翔实、行文流畅、可读性强

土木工程、铁道工程、结构工程等相关专业人士

《工程结构损伤预警理论及其应用》较系统地阐述了工程结构损伤预警的理论、方法和应用。上篇(第1～5章)详细论述了工程结构损伤预警的基本理论和方法，主要内容包括：基于小波包能量谱的结构多尺度损伤分析原理；基于小波包能量谱的结构损伤预警方法；ASCE Benchmark结构损伤预警研究；环境激励下的结构损伤预警方法。下篇(第6～8章)详细论述了润扬大桥斜拉桥损伤预警的方法实现与工程应用，主要内容包括：润扬大桥斜拉桥结构损伤预警策略与方案；环境激励下的润扬大桥斜拉桥结构损伤预警方法；润扬大桥斜拉桥结构损伤预警系统的设计与实现。

前言绪论0.1 结构健康监测的研究与应用

0.2 结构损伤诊断的研究与应用0.2.1 结构损伤诊断概述

0.2.2 结构损伤诊断的动力指纹类方法

0.2.3 结构损伤诊断的小波变换类方法

0.3 本书的目的和主要内容参考文献

上篇 工程结构损伤预警理论与方法

第1章 小波变换的基本原理

1.1 概述

1.2 小波变换

1.2.1 连续小波变换

1.2.2 离散栅格下的小波变换

1.3 多分辨率分析

1.3.1 多分辨率分析的思想

1.3.2 多分辨率分析的定义与性质

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 小波包分析的定义与性质

参考文献

第2章 基于小波包能量谱的结构多尺度损伤分析原理

2.1 概述

2.2 信号的多尺度表示

2.3 结构动力系统的多尺度损伤分析

2.3.1 结构动力系统描述

2.3.2 结构动力系统的多尺度描述

2.3.3 结构动力系统的多尺度损伤分析

2.4 基于小波包能量谱的结构多尺度损伤分析

2.4.1 结构动力响应的小波包能量谱

2.4.2 数值算例

2.5 小结

参考文献

第3章 基于小波包能量谱的结构损伤预警方法

3.1 概述

3.2 结构损伤预警的小波包能量谱

3.2.1 引言

3.2.2 小波函数的选择

3.2.3 小波包分解层次的选择

3.3 基于小波包能量谱的结构损伤预警方法

3.3.1 结构损伤特征向量

3.3.2 结构损伤预警指标

3.4 小结

参考文献

第4章 ASCEBenchmark结构损伤预警研究

4.1 概述

4.2 ASCEBenchmark结构试验概况

4.2.1 问题的提出

4.2.2 ASCEBenchmark结构概况

4.2.3 试验内容

4.3 试验结果与分析

4.3.1 试验结果

4.3.2 试验分析

4.3.3 讨论

4.4 小结

参考文献

第5章 环境激励下的结构损伤预警方法

5.1 概述

5.2 环境激励下的结构损伤预警方法

5.2.1 结构损伤预警方法

5.2.2 数值算例

5.2.3 试验验证

5.3 小结

参考文献

下篇 润扬大桥斜拉桥结构损伤预警的方法实现与应用

第6章 润扬大桥斜拉桥结构损伤预警策略与方案

6.1 概述

6.2 润扬大桥斜拉桥的基准有限元模型

6.2.1 引言

6.2.2 润扬大桥斜拉桥概况

6.2.3 基准有限元模型的建立与修正

6.2.4 有限元模型验证

6.2.5 结语

6.3 基于模态参数的润扬大桥斜拉桥结构损伤预警分析

6.3.1 引言

6.3.2 固有频率指标

6.3.3 模态曲率指标

6.3.4 模态应变能指标

6.3.5 模态柔度指标

6.3.6 斜拉索索力指标

6.3.7 结语

6.4 基于小波包能量谱的润扬大桥斜拉桥结构损伤预警分析

6.4.1 引言

6.4.2 损伤敏感性分析

6.4.3 噪声鲁棒性分析

6.4.4 结语

6.5 小结

参考文献

第7章 润扬大桥斜拉桥健康监测数据的损伤预警分析

7.1 概述

7.2 润扬大桥斜拉桥健康监测数据的损伤预警分析

7.2.1 实测动力响应

7.2.2 实测动力响应的模态频率分析

7.2.3 实测动力响应的小波包能量谱分析

7.3 小结

参考文献

第8章 润扬大桥斜拉桥结构损伤预警系统的设计与实现

8.1 概述8.2 润扬大桥结构健康监测系统概况

8.2.1 系统总体构成及功能

8.2.2 结构健康监测系统子系统简介

8.3 润扬大桥斜拉桥结构损伤预警系统的设计与实现

8.3.1 结构损伤预警系统的总体设计

8.3.2 损伤预警系统的数据库设计与实现

8.3.3 损伤预警系统的应用软件设计与实现

8.4 小结

参考文献2100433B

依据我国的高速铁路规模和所面临的地震危险环境，高速铁路地震安全是亟需解决的重要课题。但目前高速铁路地震预警的相关研究尚处于探索性阶段，缺乏适合我国高铁特点和地震环境的监测预警理论与方法。在分析国内外地震预警理论的发展历程和地震预警成果在高速铁路应用的基础上，总结我国高速铁路地震监测、预警所面临的课题，有针对性地开展完成了以下主要研究内容： (1) 基于高铁台站早期地震动的震源参数评价研究； (2) 基于高铁台站早期地震动的最终地震动强度评价研究； (3) 高铁环境影响和沿线最终地震动强度分布研究； (4) 高铁地震运行安全与预警指标研究； (5) 高铁地震预警系统方案与预警策略研究。通过项目实施，研究提出了符合我国高铁特点和地震环境的地震监测、预警的理论与方法，为研发建设我国高速铁路地震监测预警系统，健全铁路交通设施的地震安全能力提供了科学依据。 2100433B