空間結構健康監(jiān)測技術

目錄
序
前言
第1章緒論1
1.1空間結構健康監(jiān)測的需求1
1.1.1空間結構的應用和發(fā)展1
1.1.2空間結構的監(jiān)測必要性2
1.2結構健康監(jiān)測的主要內涵與概念3
1.2.1結構健康監(jiān)測的主要內涵3
1.2.2結構健康監(jiān)測的若干概念4
1.3結構健康監(jiān)測的應用現狀5
1.3.1國內外應用基本情況5
1.3.2空間結構領域的應用6
1.4空間結構健康監(jiān)測的方法12
1.4.1空間結構健康監(jiān)測特點12
1.4.2空間結構健康監(jiān)測機制14
1.4.3空間結構健康監(jiān)測策略15
1.4.4空間結構健康監(jiān)測工作15
第2章空間結構健康監(jiān)測系統(tǒng)原理18
2.1概述18
2.2有線傳感與無線傳感19
2.2.1有線傳感19
2.2.2無線傳感22
2.3空間結構健康監(jiān)測系統(tǒng)框架25
2.4傳感器子系統(tǒng)26
2.4.1應力應變監(jiān)測26
2.4.2拉索索力監(jiān)測31
2.4.3幾何變形監(jiān)測36
2.4.4振動監(jiān)測46
2.4.5風荷載監(jiān)測49
2.5數據采集與傳輸子系統(tǒng)61
2.5.1通信傳輸技術61
2.5.2無線組網技術63
2.5.3時間同步技術65
2.5.4壓縮感知技術70
2.6數據管理子系統(tǒng)77
2.6.1數據預處理77
2.6.2數據挖掘80
2.6.3數據可視化82
2.7健康評估與安全預警子系統(tǒng)86
2.7.1安全預警的基本思想86
2.7.2健康評估的系統(tǒng)設計88
第3章空間結構健康監(jiān)測測點布置方法95
3.1概述95
3.2測點布置基本概念和研究歷史96
3.2.1測點布置基本概念96
3.2.2測點布置研究歷史97
3.3基于靜力性能的測點布置方法98
3.3.1結構荷載敏感性分析98
3.3.2結構自身敏感性分析101
3.3.3構件重要性分析113
3.4基于動力性能的測點布置方法122
3.4.1測點布置的數學描述122
3.4.2基于模態(tài)準則的測點布置123
3.4.3數值算例129
3.5典型空間結構測點布置133
3.5.1網架結構測點布置133
3.5.2網殼結構測點布置134
3.5.3管桁架結構測點布置135
第4章空間結構健康監(jiān)測數據處理方法138
4.1概述138
4.2數據缺失修復139
4.2.1數據缺失修復方法139
4.2.2多元線性回歸修復方法140
4.2.3神經網絡修復方法156
4.2.4概率主成分分析修復方法171
4.3數據關聯度分析177
4.3.1灰色關聯分析原理177
4.3.2灰色關聯分析方法177
4.4模態(tài)參數識別181
4.4.1模態(tài)參數識別方法181
4.4.2簡支梁模態(tài)識別算例190
4.4.3管桁架結構模態(tài)識別算例200
4.5荷載效應分離205
4.5.1荷載效應分離方法205
4.5.2基于貝葉斯動態(tài)線性模型的荷載效應分離方法206
4.5.3基于*立成分分析的荷載效應分離方法218
第5章空間結構狀態(tài)評估方法232
5.1概述232
5.2空間結構異常狀態(tài)識別232
5.2.1常用結構異常狀態(tài)識別方法233
5.2.2貝葉斯動態(tài)線性模型識別方法235
5.2.3概率主成分分析識別方法241
5.2.4高斯過程回歸識別方法246
5.3基于健康監(jiān)測的空間結構可靠度評估260
5.3.1基本原理260
5.3.2構件狀態(tài)評價指標260
5.3.3結構體系狀態(tài)評價指標262
5.3.4算例265
5.4空間結構健康綜合評價方法269
5.4.1基本原理269
5.4.2構件性能評價指標272
5.4.3結構性能評價指標278
5.4.4健康狀態(tài)評價的層次分析法281
5.4.5結構健康狀態(tài)綜合評價方法285
5.4.6算例290
第6章空間結構健康監(jiān)測物聯網技術298
6.1概述298
6.2物聯網框架299
6.3空間結構健康監(jiān)測系統(tǒng)實現301
6.3.1監(jiān)測系統(tǒng)搭建原則301
6.3.2監(jiān)測系統(tǒng)整體架構302
6.3.3監(jiān)測系統(tǒng)網絡層設計要點305
6.3.4監(jiān)測系統(tǒng)應用層設計要點306
6.4云計算技術在空間結構健康監(jiān)測系統(tǒng)中的應用310
6.4.1云計算機理310
6.4.2云計算任務部署原則311
6.4.3監(jiān)測數據可視化311
6.4.4事件預警分析316
6.5空間結構監(jiān)測云平臺321
6.5.1監(jiān)測云設計目標321
6.5.2監(jiān)測云體系架構322
6.5.3監(jiān)測云技術實現325
第7章國家體育場監(jiān)測329
7.1工程概況329
7.1.1工程簡介329
7.1.2結構體系組成329
7.2監(jiān)測內容331
7.3測點布置332
7.4監(jiān)測系統(tǒng)333
7.4.1無線傳感網絡333
7.4.2數據處理平臺333
7.4.3現場互動展示平臺336
7.5數據分析338
7.5.1數據對稱性分析338
7.5.2相鄰測點應力變化關系分析338
7.5.3懸挑端檐口撓度變化分析338
7.5.4結構溫度場分布規(guī)律分析339
7.5.5溫度作用下結構受力特性分析353
7.5.6屋面風場實測分析368
7.6重大活動保障375
7.6.1大型文藝演出376
7.6.2北京冬季奧運會376
第8章國家速滑館監(jiān)測379
8.1工程概況379
8.1.1工程簡介379
8.1.2結構體系組成379
8.1.3施工過程381
8.1.4監(jiān)測重難點381
8.2監(jiān)測內容383
8.3監(jiān)測系統(tǒng)386
8.3.1無線傳感網絡386
8.3.2數據處理平臺386
8.3.3遠程監(jiān)控中心387
8.4測點布置388
8.4.1構件荷載敏感性分析388
8.4.2測點布置匯總392
8.5數據分析394
8.5.1施工全過程構件內力數據分析394
8.5.2索網提升和張拉過程環(huán)桁架形態(tài)變化分析406
8.5.3結構荷載效應分離411
8.5.4結構動力特性分析415
8.5.5結構狀態(tài)評估分析424
第9章北京大興國際機場監(jiān)測433
9.1工程概況433
9.2監(jiān)測內容434
9.3監(jiān)測系統(tǒng)436
9.4測點布置437
9.4.1風速風向及風壓測點437
9.4.2加速度測點437
9.4.3水位測點437
9.5數據分析439
9.5.1風荷載數據分析439
9.5.2振動數據分析447
9.5.3水位數據分析451
第10章杭州亞運會場館監(jiān)測456
10.1概述456
10.2杭州奧體中心體育場監(jiān)測456
10.2.1工程概況456
10.2.2監(jiān)測內容459
10.2.3測點布置460
10.2.4無線監(jiān)測系統(tǒng)468
10.2.5數據分析469
10.3杭州奧體中心網球中心監(jiān)測486
10.3.1工程概況486
10.3.2監(jiān)測內容488
10.3.3測點布置488
10.3.4無線監(jiān)測系統(tǒng)491
10.3.5數據分析491
10.4杭州奧體中心體育館、游泳館監(jiān)測500
10.4.1工程概況500
10.4.2監(jiān)測內容501
10.4.3測點布置503
10.4.4無線監(jiān)測系統(tǒng)504
10.4.5數據分析505
10.5杭州體育館監(jiān)測518
10.5.1工程概況518
10.5.2監(jiān)測內容520
10.5.3測點布置520
10.5.4無線監(jiān)測系統(tǒng)523
10.5.5數據分析524
10.6溫州甌海奧體中心監(jiān)測528
10.6.1工程概況528
10.6.2監(jiān)測內容531
10.6.3測點布置532
10.6.4數據分析533
10.7中國輕紡城體育中心體育場監(jiān)測541
10.7.1工程概況541
10.7.2監(jiān)測內容544
10.7.3測點布置545
10.7.4無線監(jiān)測系統(tǒng)547
10.7.5數據分析549
第11章鐵路站房監(jiān)測558
11.1概述558
11.2杭州東站559
11.2.1工程概況559
11.2.2監(jiān)測內容562
11.2.3測點布置563
11.2.4數據分析569
11.3襄陽東站590
11.3.1工程概況590
11.3.2監(jiān)測內容592
11.3.3測點布置592
11.3.4數據分析594
11.4雄安站602
11.4.1工程概況602
11.4.2監(jiān)測內容604
11.4.3監(jiān)測系統(tǒng)605
11.4.4測點布置607
11.4.5數據分析607
參考文獻613