Research on status evaluation method of long-span high-speed railway extradosed bridges based onAHP method
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摘要: 随着大跨度铁路桥梁对健康监测需求的激增，亟须一种能够反映桥梁实际服役状态的评估方法。以某高速铁路矮塔斜拉桥为背景，依托其健康监测系统及监测数据，结合国内外桥梁评定方法，采用层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)量化桥梁各关键结构对整体性能的相对影响权重，并对桥梁的服役状态进行综合评估。通过构建桥梁结构状态评分公式，对实际监测数据进行分析，验证该公式的准确性和适用性。该方法及评分公式被应用于桥梁的健康监测系统，开发监测平台评估模块，能够直观地对桥梁的服役状态进行评估与展示。研究为高速铁路大跨度桥梁服役状态评估提供了有效参考。Abstract: With the surge in demand for health monitoring of long-span railway bridges, an urgent need exists for an evaluation method capable of reflecting the actual service status of bridges. A high-speed railway extradosed bridge was selected as the case study. Based on its health monitoring system and measured data, combined with domestic and foreign bridge evaluation methods, the analytic hierarchy process (AHP) was adopted to quantify the relative influence weights of critical structural components on overall performance. Consequently, a comprehensive evaluation of the bridge’s service status was conducted. A scoring formula for the bridge structural state was constructed, and actual monitoring data were analyzed to validate the accuracy and applicability of this formula. The proposed method and scoring formula were integrated into the bridge health monitoring system, and a corresponding evaluation module for the monitoring platform was developed. This module enables intuitive assessment and visualization of the bridge's service status. The results provide an effective reference for the service status evaluation of long-span high-speed railway bridges.
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图 3 太平湖大桥斜拉索索力监测测点立面图
Figure 3. Elevation of the cable monitoring point of taipinghu bridge
表 1 三大结构部位权重表
Table 1. Table of weights for the three main structural parts
桥梁部位 上部结构 下部结构 桥面系 权重 0.4111 0.4111 0.1778 
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表 2 桥梁评定系统结构权重表
Table 2. Bridge rating system structure weighting table
目标层 部位层 部件层 指标层 指标层权重 准则层权重 整体评分 上部结构 索塔 索塔偏移 0.25 0.4 拉索 索力值 0.4 支座 位移 0.1 主梁 挠度 0.25 下部结构 桥墩 沉降 1 0.4 桥面系 轨道板 裂缝 1 0.2
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表 3 主梁预警阈值设定表
Table 3. Main beam warning threshold setting table
序号 评价指标 位置 橙色预警阈值范围 红色预警阈值范围 1 梁端位移 梁端左 165.0 ~ 220.0 mm ＞220.0 mm 梁端右 158.0 ~ 210.0 mm ＞220.0 mm 左侧合计 172.5 ~ 230.0 mm ＞230.0 mm 右侧合计 165.0 ~ 220.0 mm ＞220.0 mm 2 主梁动挠度 跨中 100.2 ~ 133.6 mm ＞133.6 mm 边跨 16.8 ~ 22.4 mm ＞22.4 mm 主梁静挠度 跨中 19.5 ~ 26.0 mm
−21.15 ~ −28.2 mm＞26.0 mm
＞-28.2 mm边跨 2.5 ~ 3.3 mm
−2.25 ~ −3.0 mm＞3.3 mm
＞−3.0 mm3 梁端转角 梁端 0.165 ~ 0.22 mrad ＞0.22 mrad
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表 4 数据质量评估结果表
Table 4. Table of results of data quality assessment
传感器
编号监测
项目结构
评分指标层
权重比部位层
权重比整体
评分1 拉索 96.9 0.40 0.4 98.3 2 主梁 98.0 0.25 3 支座 100.0 0.10 4 索塔 98.0 0.25 5 桥墩 98.0 1.00 0.4 6 轨道板 100.0 1.00 0.2
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[1] Zhang Q W. Statistical damage identification for bridges using ambient vibration data[J] . Computers & Structures, 2007, 85(7/8): 476 − 485. doi: 10.1016/j.compstruc.2006.08.071 [2] Oshima T, Rahman M S, Mikami S, et al. Application of smart materials and systems to long-term bridge health monitoring[C] //SPIE 3995, Nondestructive Evaluation of Highways, Utilities, and Pipelines IV. Newport Beach: SPIE, 2000: 253 − 263. [3] Elmi M, Ghafory-ashtiany M, Bahar O. Integrated bridge structural health monitoring system[J] . Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 2024, 48(1): 149 − 168. doi: 10.1007/s40996-023-01304-6 [4] 王凌波, 王秋玲, 朱钊, 等. 桥梁健康监测技术研究现状及展望[J] . 中国公路学报, 2021, 34(12): 25 − 45. doi: 10.3969/j.issn.1001-7372.2021.12.003 [5] 杜荣武. 高速铁路桥梁结构健康监测与安全评估系统研发[D] . 武汉: 华中科技大学, 2020. [6] 中华人民共和国交通运输部. 公路桥梁技术状况评定标准: JTG/T H21—2011[S] . 北京: 人民交通出版社, 2011. [7] 中国国家铁路集团有限公司. 大跨度铁路桥梁与轨道健康监测系统技术规程: Q/CR 9576—2023[S] . 北京: 中国铁道出版社, 2023. [8] 黄海洋. 在役悬索桥运营风险综合评估及实践应用研究[D] . 昆明: 昆明理工大学, 2018. [9] 陆小雨. 高速铁路矮塔斜拉桥健康监测系统设计研究[J] . 建设科技, 2023(20): 79 − 83. [10] 中华人民共和国铁道部. 高速铁路有砟轨道线路维修规则(试行): TG/GW 116—2013[S] . 北京: 中国铁道出版社, 2013. -
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