CN115685786A - 基于温度监测荷载的桥梁在线仿真及评估系统 - Google Patents
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Abstract
基于温度监测荷载的桥梁在线仿真及评估系统，通过温度传感器实时监测环境及结构不同部位温度数据，掌握结构温度荷载分布特性；通过云平台建立桥梁有限元模型，由实测温度数据做为输入荷载进行桥梁温度效应在线仿真分析，对结构温度响应进行快速评估并判断是否可能发生损伤。采用上述系统，可以对桥梁环境温度、结构温度进行实时监测，分析得到桥梁主梁结构温度空间分布特征、环境及结构温度时间变化规律，得到桥梁结构温度场、应力、位移等空间分布特性，对异常情况进行报警，并可以掌握结构长期性能演化规律，基于温度荷载效应对桥梁安全进行评估。
Description
技术领域
本发明属于桥梁健康监测技术领域，特别涉及一种基于温度监测数据的桥梁在线仿真及评估系统。
背景技术
桥梁作为道路系统的控制节点，在现代交通运输中有重要的地位，其安全性与人们生产生活息息相关。对于桥梁而言，传统养护维修很大程度上依赖于检测人员的经验，隐蔽缺陷可能存在漏查，这样就存在对桥梁状态评估不准确不全面、对病害发展跟踪不到位、对突发异常反馈不及时等弊端。近年来，桥梁结构健康监测系统已成为了保障跨江跨海跨峡谷、公路长大桥梁等安全运营、提高耐久性水平的重要手段，其是一种可以对桥梁的设定参数进行连续、自动测量和记录，获取桥梁环境、作用、结构响应和结构变化定量数据，实现监测数据超限报警，评估结构健康度的多学科交叉融合技术。当桥梁运营中发生异常导致监测数据超限，监测系统可以及时给出警示信息、自动判别结构异常和灾害发生的征兆，以便有关人员采取有效措施降低灾害发生的风险。同时监测系统积累了大量桥梁日常运营状态的监测数据，通过深入分析这些数据可以进一步了解桥梁长期的退化趋势，评价结构的安全性能，为桥梁管理部门提供决策依据。
温度荷载对桥梁结构有重要的影响，其产生的内力有时甚至比活载还要大，不少桥梁因为温度发生严重开裂，给桥梁结构带来较大的隐患。当前桥梁设计采用基于规范的温度荷载模，可满足设计要求。但是设计只是考虑了较不利的情况，并没有反应真实的结构温度场。如何利用桥梁监测系统中长期大量实测温度场数据进行结构温度效应分析是当前研究的热点。一方面监测数据是多种作用的综合反应，需要在实际温度场分布特性的基础上，将监测数据中将温度效应进行有效分离；另一方面需要建立反映真实结构的有限元模型，考虑实际温度条件对结构温度场空间分布及温度效应进行模拟分析，通过数值分析与现场监测相结合方法，可以对桥梁温度特性及损伤评估提供有价值参考。
常规监测系统利用温度监测或者经验统计数据进行线下分析评估，通过统计分析温度荷载代入有限元模型进行计算，检查核对桥梁各部件监测温度响应与理论值差异，工作量大繁琐，时效性不强，很难适应监测系统数字化、智能化发展趋势。开发一种实时温度监测与在线计算分析系统，代入云平台有限元模型做在线仿真计算，通过将计算的响应与监测值对比分析，出具桥梁温度响应快速评估报告，是行业内亟需的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种温度监测荷载的桥梁在线仿真及评估系统，通过温度传感器实时监测环境及结构不同部位温度数据，掌握结构温度荷载分布特性；通过云平台建立桥梁有限元模型，由实测温度数据做为输入荷载进行桥梁温度效应在线仿真分析，对结构温度响应进行快速评估并判断是否可能发生损伤。
本发明提供一种基于温度监测荷载的桥梁在线仿真及评估系统，包括桥梁温度监测模块、桥梁健康监测模块、云平台数据库、在线仿真计算模块、以及评估模块；
其中，所述桥梁温度监测模块用于实时采集桥梁温度数据，并将数据传输到所述云平台数据库；
所述桥梁健康监测模块用于实时采集桥梁运营过程中的桥梁健康监测数据，包括桥梁运营过程中的环境、作用、结构响应和结构变化，并将所述桥梁健康监测数据传输到所述云平台数据库；
所述云平台数据库用于存储所述桥梁温度数据、人工录入数据、规范数据、以及所述桥梁健康监测数据，并将所述桥梁温度数据处理为桥梁温度荷载数据；
所述在线仿真计算模块用于建立桥梁有限元计算模型，并依据所述云平台数据库中存储的所述桥梁载荷数据及所述桥梁健康监测数据对所述有限元计算模型进行修正；根据计算规模申请云平台在线仿真资源，加载所述云平台数据库中存储的所述桥梁温度荷载数据、人工录入数据或规范数据，对桥梁结构进行在线有限元分析，获得在线仿真计算结果；
所述桥梁快速评估模块用于根据所述在线仿真计算模块的所述在线仿真计算结果对桥梁进行评估；其中，所述评估包括对桥梁在实时温度荷载的作用下的安全性评估、以及桥梁在长期温度荷载作用下的结构性能评估。
进一步地，所述桥梁温度监测模块包括温度传感器、太阳能供电系统、数据采集仪、以及以太网交换机。
进一步地，所述云平台数据库包括桥梁温度数据存储模块、人工录入数据存储模块、规范数据存储模块、以及桥梁健康监测数据存储模块。
进一步地，所述桥梁温度荷载数据，包括整体升降温荷载数据及截面温度梯度荷载数据。
进一步地，所述在线仿真计算模块的在线仿真计算包括以下步骤：
S1、依据桥梁的实际结构，建立桥梁有限元计算模型；
S2、依据所述云平台数据库中存储的所述桥梁载荷数据及所述桥梁健康监测数据对所述桥梁有限元计算模型进行修正；
S3、在修正后的所述桥梁有限元计算模型中加载所述云平台数据库中存储的所述桥梁温度荷载数据、人工录入数据或规范数据，综合考虑整体及局部受力特征，通过热-固耦合分析结构空间温度场分布，计算不同温度荷载下结构响应。
进一步地，将所述结构响应中由温度荷载产生的结构响应进行分离，并利用分离后的数据对所述桥梁有限元计算模型进行修正，具体步骤如下：
（1）选取分析数据和分段长度：根据采样频率FS、分析时长SL确定分析数据总数ST：ST=FS×SL×60；根据分段数N，确定分段数据的个数：FL=ST/N；第N段数据数量不足FL的，自最后一个数据往前取FL个数据作为第N段；
（2）数据处理及分段拟合：将FL个分段数据分别进行中值滤波，采用最小二乘法进行拟合，得到相应分段温度与应变的关系：
式中，ε T 为监测结构的结构响应；
为拟合直线的斜率；
为拟合直线的截距；T为监测结构的温度；
再把分段拟合的数据首尾相接，得到整段分析数据的温度与结构响应关系曲线；
（3）光滑处理：采用样条曲线拟合，得出平滑温度与结构响应关系曲线。
本发明提供一种基于温度监测荷载的桥梁在线仿真及评估方法，包括以下步骤：
步骤S01、依据桥梁实际结构建立桥梁有限元计算模型；利用桥梁健康监测数据对所述桥梁有限元计算模型进行修正；所述桥梁有限元计算模型动态更新；
步骤S02、实时采集桥梁温度，将所述桥梁温度转化为桥梁温度荷载，施加在修正后的所述桥梁有限元计算模型上，进行桥梁在线仿真计算；
步骤S03、对所述桥梁进行结构温度场分布计算，并与实时采集的桥梁温度校核；
步骤S04、依据所述结构温度场分布计算结果进行温度荷载下结构响应计算，获得仿真计算结果；
步骤S05、依据所述仿真计算结果对桥梁结构安全进行评估，包括桥梁在实时温度荷载的作用下的安全性评估、以及桥梁在长期温度荷载作用下的结构性能评估。
采用本发明的基于温度监测荷载的桥梁在线仿真及评估系统，可以对桥梁环境温度、结构温度进行实时监测，分析得到桥梁结构温度空间分布特征、环境及结构温度时间变化规律；在自主研发非线性仿真云平台“云朏”进行仿真分析，可以得到桥梁结构温度场、应力、位移等空间分布特性；此外，本发明提出了数据分析方法从桥梁响应监测数据中分离出温度荷载效应值，可以与设计值（应力、位移）进行对比分析，判断是否超出允许值并对异常情况进行报警。通过监测结果与有限元在线仿真计算，可以分析运维阶段桥梁结构在温度荷载下静、动力力学行为，基于实测监测数据掌握结构长期性能演化规律，开发基于温度荷载效应的安全评估方法。
附图说明
为了更完整地理解本发明，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
图1为本发明基于温度监测荷载的桥梁在线仿真及评估系统示意图；
图2为本发明桥梁温度监测模块示意图；
图3为桥梁截面温度梯度荷载示意图；
图4为本发明基于温度监测荷载的桥梁在线仿真及评估系统流程图。
具体实施方式
为说明清楚本发明的目的、技术细节及有效应用，使之便于本领域普通技术人员理解与实施，下面将结合本发明实施例及附图作进一步的详细阐述。显然，此处描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种基于温度监测荷载的桥梁在线仿真及评估系统，参见说明书附图图1，主要包括桥梁温度监测模块100、桥梁健康监测模块200、云平台数据库300、在线仿真计算模块400、以及评估模块500。
其中，所述桥梁温度监测模块100用于实时采集桥梁温度数据，并将数据传输到云平台数据库300。其中，所述桥梁温度数据主要包括桥址区环境温度、主梁内温度、杆件结构温度等。参见说明书附图图2，所述桥梁温度监测模块100包括温度传感器101、太阳能供电系统102、数据采集仪103、以太网交换机104等。
在桥梁结构不同代表性部位布设所述温度传感器101，包括结构温度计、环境温度计；所述温度传感器101可采用螺栓锚固或粘贴方式，根据现场实际情况确定。
所述太阳能供电系统102包括太阳能电池板、供电电缆、蓄电池等。所述太阳能电池板的安装方式为桁架固定，其安装位置应能使太阳能电池板暴露在阳光下，避免被其他障碍物遮挡，太阳能电池板安装高度为2.5m。
所述数据采集仪103用于采集所述温度传感器101的数据，二者之间采用数据线缆连接，所述线缆采用铠装光缆。
所述桥梁温度监测模块100中的每个设备安装完毕后，将设备连接至手持数据采集端，如果手持数据采集端能够获得数据，并且数据在有效范围内，则该说明该设备运行正常，该设备调试完毕。之后，利用所述太阳能供电系统102对全部设备进行供电，并对全部设备发送采集指令，若所有设备均能返回正常数据，则整座桥的设备调试完毕，设备安装完成。
所述桥梁温度监测模块100采集的桥梁温度数据一般需要连续不间断的进行，考虑到系统要求与数据库容量，优化数据采集方案。优选地，所述桥梁温度数据采集频率为1Hz。采样结束后，基于TCP/IP协议的高可靠性数据传输方案将所述桥梁温度数据传输到所述云平台数据库300，进行后续分析处理。
所述桥梁健康监测模块200用于实时采集桥梁健康监测数据，包括桥梁运营过程中的环境、作用、结构响应和结构变化等内容，并将所述桥梁健康监测数据传送到所述云平台数据库300。其中，所述桥梁健康监测数据特别包括桥梁荷载数据，以及桥梁结构响应数据，如桥梁位移、应力、振动等。
所述云平台数据库300用于存储所述桥梁温度数据、人工录入数据、规范数据、以及桥梁健康监测数据。所述云平台数据库300包括桥梁温度数据存储模块310、人工录入数据存储模块320、规范数据存储模块330、以及桥梁健康监测数据存储模块340。
其中，所述桥梁温度数据存储模块310用于存储所述桥梁温度数据，并对所述桥梁温度数据进行预处理，将所述桥梁温度数据整理为桥梁温度荷载数据，所述温度荷载数据包括桥梁整体升、降温及截面温度梯度。
所述预处理包括：
（1）去噪；对实时采集的所述桥梁温度数据进行预处理，可以去掉所述桥梁温度数据中的噪音、明显异常数据等，保证计算结果的准确性；
（2）将去噪完成的所述桥梁温度数据整理为温度荷载数据，包括桥梁整体升降温荷载数据及截面温度梯度荷载数据。
其中，桥梁整体升降温荷载数据的计算方式为：设置基准温度，依据所述桥梁温度数据与所述基准温度计算温差，做为桥梁整体升降温荷载数据。
桥梁截面温度梯度荷载数据的计算方式为：依据桥梁结构截面不同位置的温度传感器测得的所述桥梁温度数据，换算为所述桥梁截面温度梯度荷载；桥梁截面温度梯度荷载示意图参见图3。
所述人工录入数据存储模块320用于存储人工输入的荷载数据。其中，人工输入的荷载可以为设计验证温度荷载或者依据结构温度场仿真结果而输入的荷载数据等。
所述规范数据存储模块330用于存储桥梁设计规范中的载荷数据，可以包括国内桥梁规范荷载数据及国外桥梁规范荷载数据。
所述在线仿真计算模块400用于依据桥梁实际结构建立桥梁有限元计算模型，并依据所述桥梁健康监测数据对所述桥梁有限元计算模型进行修正；加载所述云平台数据库300中存储的所述桥梁温度荷载数据、人工录入数据或规范数据，根据计算规模申请云平台在线仿真资源，对桥梁结构进行在线有限元分析，获得在线仿真计算结果。
具体而言，包括以下步骤：
S1、依据桥梁实际结构建立桥梁有限元计算模型；采用子结构方法建立多尺度有限元模型。
S2、依据所述云平台数据库300中存储的所述桥梁健康监测数据对所述桥梁有限元计算模型进行修正，以保证计算的准确性；所述桥梁有限元计算模型动态更新。
其中，由于所述桥梁健康监测数据中的所述桥梁结构响应数据是在车辆荷载、风荷载等动荷载、以及温度荷载的共同作用下的响应，因此，采用温度荷载应变分离方法将温度荷载产生的桥梁结构响应进行分离，并利用分离后的数据对所述桥梁有限元计算模型进行修正。
一般结构某位置总的应变主要由温度与动荷载引起，动荷载应变具有随机性，而应变与温度有明显的相关性，且呈周期变化趋势。根据这一特性将温度荷载产生的结构响应进行分离，具体步骤如下：
（1）选取分析数据和分段长度
根据采样频率FS、分析时长SL确定分析数据总数ST（单位：个）：
ST=FS×SL×60
根据分段数N，确定分段数据的个数：
FL=ST/N
第N段数据数量不足FL的，自最后一个数据往前取FL个数据作为第N段。
（2）数据处理及分段拟合
将FL个分段数据分别进行中值滤波，采用最小二乘法进行拟合，得到相应分段温度与应变的关系：
式中，ε T 为监测结构的结构响应；
为拟合直线的斜率；
为拟合直线的截距；T为监测结构的温度；
再把分段拟合的数据首尾相接，得到整段分析数据的温度与结构响应关系曲线。其中，所述结构响应可以为应变、挠度、位移等。
（3）光滑处理
由于数据采用分段拟合，整段温度与应变关系曲线在分段交接处不连续，采用样条曲线拟合，得出平滑温度与应变关系曲线。
S3、在修正后的所述桥梁有限元计算模型中加载所述云平台数据库300中存储的所述桥梁温度荷载数据、人工录入数据或规范数据，综合考虑整体及局部受力特征，通过热-固耦合分析结构空间温度场分布，计算不同温度荷载下结构响应，获得在线仿真计算结果，如应力、变形等。
其中，所述结构空间温度场分布可以与实测温度进行相互校核。
所述桥梁快速评估模块500用于根据所述在线仿真计算模块400的在线仿真计算结果对桥梁进行评估；其中，所述评估包括对桥梁在实时温度荷载的作用下的安全性评估、以及桥梁在长期温度荷载作用下的结构性能评估。
所述对桥梁在实时温度荷载的作用下的安全性评估，即利用所述在线仿真计算模块400的所述在线仿真计算结果与现行规范设计值或者事先设定的阈值进行比对，如果超过所述设计值或阈值，则判定结构处于不安全状态，系统告警。
由于桥梁结构在长期自然环境和使用条件作用下会发生结构退化、损伤, 这些退化、损伤都会在监测响应数据中体现出来。所述对桥梁在长期温度荷载作用下的结构性能评估，即通过长期的监测数据提取温度荷载作用下的月、年等结构响应曲线，再对不同时间点曲线对比分析，尤其是与初始状态曲线对比，发现差异，判断结构的退化趋势，评价结构的安全性能，降低结构运营风险。其中，提取温度荷载作用下的结构响应曲线，其温度荷载的分离方法可采用所述在线仿真计算模块400中采用的温度荷载产生的结构响应的分离方法。
本发明提供一种基于温度荷载监测的桥梁在线实时仿真计算及评估方法，参见说明书附图图4，主要包括以下步骤：
步骤S01、依据桥梁实际结构建立桥梁有限元计算模型；利用桥梁健康监测数据对所述桥梁有限元计算模型进行修正；所述桥梁有限元计算模型动态更新；
步骤S02、实时采集桥梁温度，将所述桥梁温度转化为桥梁温度荷载，施加在修正后的所述桥梁有限元计算模型上，进行桥梁在线仿真计算；
步骤S03、对所述桥梁进行结构温度场分布计算，并与实时采集的桥梁温度校核；
步骤S04、依据所述结构温度场分布计算结果进行温度荷载下结构响应计算，获得仿真计算结果；
步骤S05、依据所述仿真计算结果对桥梁结构安全进行评估，包括桥梁在实时温度荷载的作用下的安全性评估、以及桥梁在长期温度荷载作用下的结构性能评估。
Claims (7)
1.基于温度监测荷载的桥梁在线仿真及评估系统，包括桥梁温度监测模块、桥梁健康监测模块、云平台数据库、在线仿真计算模块、以及评估模块；
其中，所述桥梁温度监测模块用于实时采集桥梁温度数据，并将所述温度数据传输到所述云平台数据库；
所述桥梁健康监测模块用于实时采集桥梁运营过程中的桥梁健康监测数据，包括桥梁运营过程中的环境、作用、结构响应和结构变化，并将所述桥梁健康监测数据传输到所述云平台数据库；
所述云平台数据库用于存储温度荷载数据以及所述桥梁健康监测数据，其中，所述温度荷载数据包括由所述桥梁温度数据整理而成的桥梁温度荷载数据、以及人工录入数据和规范数据；
所述在线仿真计算模块用于建立桥梁有限元计算模型，并依据所述云平台数据库中存储的所述桥梁健康监测数据对所述桥梁有限元计算模型进行修正；加载所述云平台数据库中存储的所述温度荷载数据，根据计算规模申请云平台在线仿真资源，对桥梁结构进行在线有限元分析，获得在线仿真计算结果；
所述桥梁快速评估模块用于根据所述在线仿真计算模块的所述在线仿真计算结果对桥梁进行评估；其中，所述评估包括对桥梁在实时温度荷载作用下的安全性评估、以及桥梁在长期温度荷载作用下的结构性能评估。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述桥梁温度监测模块包括温度传感器、太阳能供电系统、数据采集仪、以及以太网交换机。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述云平台数据库包括桥梁温度数据存储模块、人工录入数据存储模块、规范数据存储模块、以及桥梁健康监测数据存储模块。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述桥梁温度荷载数据，包括整体升降温荷载数据及截面温度梯度荷载数据。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述在线仿真计算模块的在线仿真计算包括以下步骤：
S1、依据桥梁的实际结构，建立所述桥梁有限元计算模型；
S2、依据所述云平台数据库中存储的所述桥梁健康监测数据对所述桥梁有限元计算模型进行修正，所述桥梁有限元计算模型动态更新；
S3、在修正后的所述桥梁有限元计算模型中加载所述云平台数据库中存储的所述桥梁温度荷载数据、人工录入数据或规范数据，综合考虑桥梁整体及局部受力特征，通过热-固耦合分析结构空间温度场分布，计算不同温度荷载下结构响应。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述步骤S2中，所述桥梁健康监测数据包括结构响应数据，首先将所述结构响应数据中由温度荷载产生的结构响应进行分离，并利用分离后的结构响应数据对所述桥梁有限元计算模型进行修正，具体步骤如下：
（1）选取待分析的结构响应数据和分段长度：根据采样频率FS、分析时长SL确定待分析的结构响应数据总数ST：ST=FS×SL×60；根据分段数N，确定分段数据的个数：FL=ST/N；第N段数据数量不足FL的，自最后一个数据往前取FL个数据作为第N段；
（2）数据处理及分段拟合：将FL个分段数据分别进行中值滤波，采用最小二乘法进行拟合，得到相应分段温度与结构响应的关系：
式中，ε T 为监测结构的结构响应；
为拟合直线的斜率；
为拟合直线的截距；T为监测结构的温度；
再把分段拟合的数据首尾相接，得到整段分析数据的温度与结构响应关系曲线；
（3）光滑处理：采用样条曲线拟合，得出平滑温度与结构响应关系曲线。
7.基于温度监测荷载的桥梁在线仿真及评估方法，包括以下步骤：
步骤S01、依据桥梁实际结构建立桥梁有限元计算模型；利用桥梁健康监测数据对所述桥梁有限元计算模型进行修正；所述桥梁有限元计算模型动态更新；
步骤S02、实时采集桥梁温度，将所述桥梁温度转化为桥梁温度荷载，施加在修正后的所述桥梁有限元计算模型上，根据计算规模申请云平台在线仿真资源，进行桥梁在线仿真计算；
步骤S03、对所述桥梁进行结构温度场分布计算，并与实时采集的桥梁温度校核；
步骤S04、依据所述结构温度场分布计算结果进行温度荷载下结构响应计算，获得仿真计算结果；
步骤S05、依据所述仿真计算结果对桥梁结构安全进行评估，包括桥梁在实时温度荷载的作用下的安全性评估、以及桥梁在长期温度荷载作用下的结构性能评估。
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|---|---|---|---|---|
| CN116305489A (zh) * | 2023-04-11 | 2023-06-23 | 北京云庐科技有限公司 | 一种建筑的结构损伤监测方法、系统和介质 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101763053A (zh) * | 2008-12-26 | 2010-06-30 | 上海交技发展股份有限公司 | 一种移动式桥梁安全检测分析管理系统 |
| CN106097819A (zh) * | 2016-07-31 | 2016-11-09 | 重庆交通大学 | 用于实验教学的桥梁仿真检测方法及系统 |
| CN108460231A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-08-28 | 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司 | 一种桥梁建养全过程智能监测评估预警决策系统及方法 |
| CN109506714A (zh) * | 2018-12-22 | 2019-03-22 | 吴碧玉 | 一种人工智能桥梁安全检测系统 |
| US20190228117A1 (en) * | 2017-06-26 | 2019-07-25 | Dalian University Of Technology | A performance alarming method for bridge expansion joints based on temperature displacement relationship model |
| CN112785458A (zh) * | 2019-11-04 | 2021-05-11 | 广西飞熊科技有限公司 | 一种桥梁健康大数据智能管养系统 |
| CN113553749A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-10-26 | 深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司 | 一种桥梁健康监测方法、系统、计算机及存储介质 |
| CN114282398A (zh) * | 2021-06-02 | 2022-04-05 | 四川轻化工大学 | 一种基于大数据的桥梁健康监测系统及方法 |
-
2023
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101763053A (zh) * | 2008-12-26 | 2010-06-30 | 上海交技发展股份有限公司 | 一种移动式桥梁安全检测分析管理系统 |
| CN106097819A (zh) * | 2016-07-31 | 2016-11-09 | 重庆交通大学 | 用于实验教学的桥梁仿真检测方法及系统 |
| US20190228117A1 (en) * | 2017-06-26 | 2019-07-25 | Dalian University Of Technology | A performance alarming method for bridge expansion joints based on temperature displacement relationship model |
| CN108460231A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-08-28 | 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司 | 一种桥梁建养全过程智能监测评估预警决策系统及方法 |
| CN109506714A (zh) * | 2018-12-22 | 2019-03-22 | 吴碧玉 | 一种人工智能桥梁安全检测系统 |
| CN112785458A (zh) * | 2019-11-04 | 2021-05-11 | 广西飞熊科技有限公司 | 一种桥梁健康大数据智能管养系统 |
| CN114282398A (zh) * | 2021-06-02 | 2022-04-05 | 四川轻化工大学 | 一种基于大数据的桥梁健康监测系统及方法 |
| CN113553749A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-10-26 | 深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司 | 一种桥梁健康监测方法、系统、计算机及存储介质 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116305489A (zh) * | 2023-04-11 | 2023-06-23 | 北京云庐科技有限公司 | 一种建筑的结构损伤监测方法、系统和介质 |
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Denomination of invention: Bridge Online Simulation and Evaluation System Based on Temperature Monitoring Load Granted publication date: 20230317 Pledgee: Shijiazhuang Luquan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: BEIJING YUNLU TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024980015341 |
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