性能监测与评估

性能监测与评估（精选十篇）

性能监测与评估 篇1

1 工程概况

某大跨径双薄壁墩连续刚构桥的跨径组合为 (87+144+87) m, 桥梁长度318 m, 桥梁总体布置示意图见图1。桥梁横断面布置示意图见图2。桥梁建设规模为双向6车道, 总宽为25 m:0.5 m防撞墙+11.75 m车行道+0.5 m中央分隔带+11.75 m车行道+0.5 m防撞墙。桥位河道规划为Ⅳ级航道, 通航尺度按双向通航孔净宽90 m、净高8 m控制。此桥拟安装健康监测系统并建立即时评估系统。

2 桥梁结构健康监测系统概念设计

根据本桥所处地理位置及当地维护能力, 健康监测系统的设计目标制定为:全面获取桥梁运营状况的信息, 评估结构的安全性、耐久性和使用性;为桥梁养护、维修和管理提供决策;对设计假定和设计荷载进行验证, 完善设计规范。

基于本桥健康监测系统设计目标, 提出主要监测内容:桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理和力学状态;桥梁结构构件的耐久性、结构构件疲劳损伤情况评估、可靠性预测;大桥所处环境和承载能力评估。根据主要监测内容, 结合桥梁管养的经济性、可行性及适用性拟定监测参数:环境温度;主跨结构基础不均匀沉降;主梁、主墩结构挠度及变形;主跨结构典型截面应变;裂缝;交通荷载。关系网络示意图见图3。

本桥健康监测系统包括采集测量系统和数据分析处理2个部分, 共计4个子系统 (见图4) 。为使各系统为决策者针对特定目标作出正确决策, 应保证各子系统的可靠性、先进性、可操作性、易维护性、完整性和可扩容性。限于篇幅, 子系统不再赘述。

3 桥梁结构健康监测系统实桥设计

基于本桥构造特点, 制定相关实施方案 (见图5) 。图中T1表示光纤光栅温度传感器测点、T2表示温度传感器测点、MP表示基准桩、MC表示控制点、MT表示测量点、L表示连通计测点、S表示应变测点、V表示主动防撞监视仪测点、TR表示交通荷载监测点。监测方式如下。

1) 环境温度监测。光纤光栅温度传感器布置在桥面和主墩处;温度传感器测点安放在主梁的墩顶、跨中和四分点, 主墩的墩顶和墩底。

2) 主桥结构基础不均匀沉降监测。基准桩共计2个, 布设于河堤稳定基岩上;控制点共计4个, 用于提供桥梁左右侧参考坐标;监测点布设于主墩和边墩承台角点, 主墩布置8个观测点。

3) 主梁、主墩结构挠度及变形监测。主梁挠度采用连通液位计监测, 观测点布设于箱梁内部各八分点处;主墩水平变形采用全站仪, 测点设于墩顶、墩中和墩底。

4) 主跨结构典型截面应变系统。采用磁感应应变计监测混凝土应变, 观测点布设于主跨梁体内部两侧, 分别位于各四分点截面处。主墩、边墩处设在顶部和底部。

5) 裂缝监测。综合考虑测量精度、监测技术成熟度的水平及成本等因素, 采用目测方法寻找裂缝, 再用数显裂缝宽度观测仪测量裂缝宽度。

6) 桥面车辆荷载监测。动态称重系统位于其中一个过渡墩附近, 监测车道数为6车道。

以上6个方面为结构自身特性监测, 采取长期在线监测与人工定期巡检相结合的方式, 保证桥梁能够得到定期体检, 但是考虑到桥位下方航运繁忙, 为避免发生船撞事故, 采用主动防撞系统提供在线预警, 保证船舶航行及桥梁结构安全。

4 桥梁结构服役期使用性能评估方法

本桥服役期使用性能以结构体系可靠度衡量, 评估方法:分解整体结构直至单个构件, 建立各种类型构件的可靠性计算模型, 明确构件之间的功能关系, 根据各种材料、构件特性及荷载计算整个结构体系的可靠性。研究方案见图6。

假定混凝土、钢筋等材料根据桥位环境发生劣化 (计算模型按CECS 220:2007《混凝土结构耐久性评定标准》的相关规定) , 通过健康监测系统得出桥梁构件在时刻t对应的截面特性, 求解结构承载力。结构活载效应为桥面车辆荷载、墩台不均匀沉降、整体温度变化及梯度温度。基于结构抗力、荷载效应及数据统计特性 (假定各参数统计特性均服从正态分布) , 采用一次二阶矩法得出各构件可靠指标[1]。

体系可靠概率采用路集法, 即串并联模型法[2,3]。以本桥整体抗弯承载力为例说明计算方法:建立以主梁构件及薄壁墩为独立单元的串联模型, 根据构件关键截面的抗弯承载力及弯矩的统计信息分别求出每个构件的可靠概率, 再根据串联计算公式得出结构体系抗弯承载力的可靠概率。

5 结语

1) 健康监测系统的监控范围包含桥梁关键部位、桥位自然环境、河道航务、过桥车辆, 形成较为全面的动态实时系统。

2) 体系可靠概率计算方法利用健康监测系统提供的实时数据对大桥的安全性进行动态监控, 为大桥的运维管理提供技术保障。

参考文献

[1]王娴明, 赵宏廷.一般大气条件下钢筋混凝土结构构件剩余寿命的预测[J].建筑结构学报, 1996, 17 (3) :58-62.

[2]秦荣, 梁汉吉, 孙千伟.大型复杂结构体系可靠度分析的QR法[J].广西大学学报:自然科学版, 2008, 33 (1) :10-15.

上半年全国生态气象监测与评估研究 篇2

上半年全国生态气象监测与评估研究

为了对20上半年全国生态环境进行以气象条件为主要驱动因子的监测与评估,研究创建了基于植被第一性生产力(NPP)估算的生态气象监测与评估指数(EMI)模型.通过计算生态气象指数、划分生态气象等级,进行生态气象监测与评估.2006年上半年全国大部地区生态气象条件较差,平均生态气象优劣评价指数仅为-30;生态气象等级好、中、差的比例大约为2:45:53.对我国生态及生产起重要作用的林地、草灌、农田的`生态气象等级在中等以上的面积较上半年显著减少.1-6月平均生态气象指数在逐月降低,虽处于正常等级范围之内,但5、6月份处于临界状态已接近较差等级.其主要原因是持续干旱和低温冷害的影响,多起森林与草原火灾和大范围高频度的沙尘天气与生态状况互为因果.所构建的生态气象监测评估模型,有良好的理论基础和科技含量,也有较好的时空分辨能力,可以进行生态气象定量监测和评价,监测与评估结果科学、客观、合理,能够反映气象条件对生态环境的作用.

作 者：毛留喜 李朝生 侯英雨 钱拴 唐世浩 Mao Liuxi Li Chaosheng Hou Yingyu Qian Shuan Tang Shihao  作者单位：毛留喜,李朝生,侯英雨,钱拴,Mao Liuxi,Li Chaosheng,Hou Yingyu,Qian Shuan(国家气象中心,北京100081)

唐世浩,Tang Shihao(国家卫星气象中心)

刊 名：气象  ISTIC PKU英文刊名：METEOROLOGICAL MONTHLY 年，卷(期)：2006 32(11) 分类号：P4 关键词：生态   环境   气象驱动   监测评估  

食品安全标准与监测评估工作进展 篇3

一、食品安全标准工作

一是重点做好食品安全标准清理整合工作。2013年全面清理现行近5000项食品标准，2014年在标准清理结果基础上，全面启动食品安全国家标准整合工作。重点解决我国食用农产品质量安全标准、食品卫生标准、食品质量标准以及行业标准中强制执行内容存在的交叉、重复、矛盾的问题。为做好标准整合工作，我委加强组织领导，成立了以李斌主任为组长的整合工作领导小组，加强部门协调会商，解决标准整合中的重大政策性问题；制定《食品安全国家标准整合工作方案（2014年～2015年）》，明确了标准整合原则、方法和具体安排，落实标准整合项目工作任务；成立由37名相关学科领域权威专家组成的专家技术组，做好技术把关，由国家食品安全风险评估中心承担标准整合的日常技术工作。二是加快重点和缺失食品安全国家标准的制定、修订，完善食品安全国家标准体系。目前已制定公布新的食品安全国家标准429项。三是不断完善食品安全国家标准、地方标准管理和企业标准备案管理，组织编写了《食品安全国家标准工作程序手册》，拓宽公众参与和标准征求意见的渠道、方式，加强食品安全国家标准审评委员会组织管理，做好审评委员会换届工作。四是进一步加强食品安全国家标准跟踪评价。标准的生命在于执行。制定了《食品安全国家标准跟踪评价规范》，及时了解标准实施情况，组织起草了《食品安全国家标准跟踪评价技术指南》，加强对标准跟踪评价工作的组织管理和技术指导，推进标准的贯彻实施。

二、食品安全风险评估和新食品原料安全性审查

着力加强风险评估制度和组织机构建设，开展食品安全风险优先评估、应急评估、食物消费量调查，打牢食品安全标准的科学基础，为食品安全监管提供科学支撑。已经完成30多项优先评估和应急评估项目，2013以来相继在部分省份启动了居民食物消费量调查工作，系统研究中国人膳食暴露和消费结构。及时修订、完善新食品原料等安全性审查制度，加强源头把关，印发了《新食品原料安全性审查管理办法》，严格规范安全性审查的程序。制定食品安全相关产品评审专家管理办法，加强评审专家库及专家管理。2013年共审查通过了新食品原料18种，食品添加剂新品种37种，食品相关产品新品种8种。完成了食品包装材料清理工作，公布第三批258种食品包装材料用添加剂名单。

三、食品安全风险监测

会同相关部门，制定并组织实施国家年度风险监测计划。在2142个县区设置食品污染物监测点，2013年共监测42万件食品样品、涵盖307项各类监测指标，获得监测数据493万个。监测结果表明，我国食品安全形势总体稳定并不断向好，其中，乳制品、面粉等食品中真菌毒素和微生物等污染情况趋于好转，兽药滥用以及非法添加情况有所遏制；同时监测也发现了因环境污染、生产环节控制不严、以及违法使用非食用或禁用物质等导致的食品安全隐患。进一步加强食源性疾病防治，在全国设置食源性疾病监测哨点医院1600余家。全年共接到食源性疾病暴发事件报告1001起，救治患病人数14413人。监测显示，化学性因素引起的食源性疾病有下降趋势，致病性微生物仍然是主要病因，宾馆饭店、食堂等集体供餐场所是主要暴发场所。此外，误食有毒动植物和毒蘑菇中毒是主要致死原因。

健全食品安全风险监测体系，强化能力建设。加强国家食品安全风险评估中心分中心建设，在全国32个省级疾控中心加挂“国家食品安全风险监测（省级）中心”牌子，作为国家风险监测的省级核心技术机构，同时确定6家有条件的机构为“国家食品安全风险监测参比实验室”。启动地市级疾控机构风险监测设备配置项目，改善监测条件，加强人员培训和质量控制，不断提升监测水平和能力。

四、下一步工作安排

按照国务院2014年食品安全重点工作安排要求，重点做好以下工作：

（一）食品安全标准方面。一是落实食品安全标准整合方案，通过2014～2015两年的努力，使我国食品安全标准体系框架、原则与国际食品法典标准基本一致，主要食品安全指标设置和控制要求符合国际通行做法并适应中国膳食结构和食品产业国情。二是制定公布新的食用植物油、蜂蜜、粮食、包装饮用水、调味品等一批重点食品安全国家标准，进一步满足提高食品安全水平和产业发展需要。三是开展对《食品中污染物限量》、《食品添加剂使用标准》等重点标准的跟踪评价，掌握标准执行情况，分析标准执行中存在的问题，全面收集监管部门、行业、消费者等各方意见和建议，为标准修订提供依据。四是改进标准宣贯和服务工作。近期正在联合相关部门印发《关于加强食品安全标准宣传和实施工作的通知》，共同做好食品安全标准宣传教育，推动标准贯彻实施。同时，为方便各方查询和使用标准，开发了食品添加剂标准查询软件，将于近期在国家食品安全风险评估中心和我委网站开通启用。

（二）食品安全风险评估方面。一是强化评估工作的规范化建设，加强风险评估制度的顶层设计，完善配套工作规范。二是夯实评估科学基础，有计划推进食物消费量调查和总膳食研究、毒理学计划工作，加强数据共享机制建设和评估方法学研究。三是加强能力建设，继续细化年度风险评估计划的同时，着手制定我国2016～2020年国家食品安全风险评估规划。逐步建立以国家食品安全风险评估中心为龙头，部门、相关科研院所和地方具备能力的技术机构为支撑的食品安全风险评估体系。四是强化风险交流和科普性宣传，发挥风险评估结论在食品安全科普宣传中的引导作用。五是加强食品安全风险评估的国际交流，积极参与国际食品法典工作。

（三）食品安全风险监测方面。一是组织实施年度国家食品安全风险监测计划，加强对食品、食品添加剂、食品相关产品的全面监测。二是完善风险监测工作机制。修订《食品安全风险监测管理规定》，强化监测结果统一汇总分析，加强部门会商，为食品安全监管提供有力的技术支持。三是制定《食源性疾病管理办法》，完善全国食源性疾病监测与报告网络，及时通报重大食源性疾病信息，配合监管部门加强食源性疾病的源头控制。

性能监测与评估 篇4

1 内监测法介绍

内监测法作为一种常用的监测相控阵雷达阵面T/R组件性能的手段, 原理框图如图1所示, 其监测信号一般来自于雷达自带的频率元系统或发射前级系统。

发射监测时, 监测信号经过T/R组件发射通道到达耦合器前端, 一部分信号经过耦合器耦合, 通过监测网络进去监测组件, 另一部分信号经过天线单元辐射到空间。监测信号经过监测组件数字化后, 通过光纤网络进入数字波束合成 (Digital Beam Forming, DBF) 监测模块, DBF监测模块将对应组件信息解码、排序、幅相处理后送入显控终端进行显示。

接收监测与发射监测信号流程相反, 监测信号经过监测网络和耦合器后, 进入T/R组件接收通道并转化为数字信号后, 通过光纤网络进入DBF模块, DBF监测模块将对应组件信息解码、排序、幅相处理后送入显控终端进行显示。

由于内监测法的固有局限性, 监测结果无法体现天线单元安装误差、天线单元之间的互耦影响、耦合器自身的误差。所以, 在阵面设计初期, 就要综合考虑天线单元及其安装等无源器件的安装误差对阵面性能的影响, 分配好各节点的技术指标。

2 内监测法用于阵面性能评估探讨

数字阵雷达阵面性能评估主要通过方向图的保真度体现, 即实际方向图与设计之初阵面所定方向图相关技术指标之间的偏离程度。

利用内监测法实现对阵面性能评估的关键是尽量精确测量出T/R组件接收和发射通道的幅度和相位, 从而计算出天线单元输入端的激励电流。

监测网络作为一种无源馈电网络, 其稳定性和可靠性非常高, 正常情况下使用10年, 幅度、相位变化不会超过0.5d B/5°。所以, 监测网络的长期稳定性也给内监测法对阵面性能进行评估带来可行性和可信性。

2.1 天线单元输入端激励信号的获取[5]

利用内监测法进行监测系统和T/R组件幅相误差测量的方法如下所述, 相关信号测量简图如图2所示。

测出第i个耦合器输出点Ai至天线单元输入端Bi点的插损。

利用内监测法测量出该阵面第i个通道的幅相监测值, 并得所有通道的幅相数据矩阵。

2.2 利用内监测法对阵面性能评估探讨

内监测系统经过修调后, 幅相误差可以控制在0.5d B/5°以内, 甚至更小。下面以线阵讨论内监测法评估阵面性能的可行性。设线阵单元数M=100个, 扫描角范围[-50°, 50°], 幅度为30d B泰勒权。

分别讨论: (1) 当内监测系统幅相误差为 (0.5d B, 5°) 、 (1d B, 10°) 时对阵面性能评估的影响。 (2) 内监测系统幅相误差为 (0.5d B, 5°) 条件下, 对阵面性能评估的可行性。

根据一维线阵方向图公式, 利用Matlab仿真结果如图3—4所示。

从图3可以看出, 利用内监测法进行阵面性能评估时, 监测系统幅相误差给阵面性能带来额外误差。所以, 阵面设计初期, 即需要对内监测系统各节点技术指标进行评估、约束。

从图4可以看出, 内监测法可以用来初步评估阵面性能是否满足指标要求, 只要在阵面设计初期, 给出阵面在使用过程中性能下降评估量化等级, 就可以利用内监测网络对阵面性能进行评估, 从而得出阵面维修的时机。

3 结语

通过上述分析, 可以看出, 利用内监测法可以对阵面性能进行初步评估, 尤其是在阵面近场测试转整机联试和售后维护阶段, 随着雷达的使用时间变长, 阵面T/R组件故障率会越来越高, 阵面性能将越来越恶化, 寻找一种阵面性能快速评估方法具有较强的现实意义。内监测法作为监测阵面T/R组件完好性的手段, 可以用来初步评估阵面性能。

摘要：内监测法作为监测阵面T/R组件性能的常用手段, 文章对其用于评估阵面性能的可行性进行了探讨, 给出了内监测法评估阵面性能的具体实现方法, 通过matlab仿真, 分析了内监测系统幅相误差对阵面性能评估的影响程度, 并验证了内监测法用于阵面性能初步评估的可行性。

关键词：内监测,数字阵,阵面性能评估

参考文献

[1]郑雪飞, 高铁.相控阵天线中场校正技术研究[J].微波学报, 2005 (5) :22-25.

[2]陈文俊.数字阵列天线测量方法研究[J].雷达与对抗, 2014 (2) :40-43.

[3]陈文俊, 胡永君.数字阵列天线接收波束形成方法及实验研究[J].现代雷达, 2011 (2) :66-69.

[4]张光义.相控阵雷达原理[M].北京:国防工业出版社, 2007.

性能监测与评估 篇5

2009年我镇利 用多种形式，为社区卫生服务大造声势，广造舆论，力争做到家喻户晓，人人皆知。同时，把宣传与健康教育结合起来，通过科普讲座、咨询答疑、健康教育课、宣传材料、健康广场、等灵活多样的形式，大力开展健康教育，普及卫生知识，把健康教育工作列为各服务机构的硬指标，不断巩固、开拓服务阵地，扩大教育范围。在提高居民卫生意识、普及保健知识的同时，宣传社区卫生服务的有关政策，取得社区居民的支持，为了了解广大社区居民对健康知识及健康行为的基本状况计划对我镇辖区的北新集社区进行健康知识知晓率调查。

具体安排如下：

时间：2009年07月30日 地点：北新集社区

参加人员：石莉娟、陆小见

青阳镇卫生院 2009年07月20日

青阳镇2009年社区居民健康知识知晓率调查小结

2009年07月30日我院按计划对进行了我镇辖区的最大的小区北新集社区进行健康知识知晓率调查，本次调查了50民小区居民，在调查的每份问卷十题问答中答出十题的有40人，答出9题的4人答出8题的6人，合格率在100% 从以上分析可以看出北新集社区的健康教育工作开展收到很好的成效。

性能监测与评估 篇6

摘要：在南京长江三桥长期监测数据的基础上，提出了一种基于统计理论的钢斜拉桥主梁挠度的长期趋势评估和动态预警设置方法.首先，分析挠度随温度的变化特征，选取夜间0：00-1：00时段的挠度数据，剔除车辆荷载的影响，并考虑整体升降温作用，进而得到恒载挠度评估指标的基准值.其次，采用线性适度模型和基于实质的灰色关联度法对挠度进行评估，以2007～2010年的数据为例，结果表明：本文的评估结果与长期变化趋势一致，挠度变化趋势有助于指导桥梁结构病害的进一步检查.最后，基于一定保证率建立桥梁跨中挠度黄、红两级预警线，考虑交通量变化及累积损伤带来的影响，设置动态预警线.通过2008年雪灾前后状况和交通量增长情况两个示例进行检验，结果表明：本文设置的动态预警线不仅能有效地应用于桥梁正常运营或突发状况，还能根据桥梁的实际状况实现同步更新.

关键词：钢斜拉桥；挠度；统计理论；评估；预警

中图分类号：U446.1文献标识码：A

主梁挠度是桥梁长期监测中的一项直观且重要的指标.通过对结构几何形态的观测，可反演出结构的内力变化情况，进而为损伤的定位提供参考和依据.目前大跨径桥梁的主梁挠度监测方法众多，主要有连通管法、GPS法、倾角仪法、激光投射法、机器人监测法等[1].这些方法各有优劣，其中连通管法具有监测范围大、经济、不受现场恶劣环境的影响、可以实现多点同步监测的优点，发展前景良好.对于主梁挠度的评估、预警已有一些相关研究论文发表，包括挠度与温度的相关性分析[2-3]、线形评估预警[4-6]等方面.然而对于钢结构斜拉桥的挠度长期评估尚未见报道，预警线的设置亦各不相同，更无统一的标准可循.

本文以钢塔钢箱梁斜拉桥——南京长江三桥的长期变形监测数据为基础，在阐述主梁挠度的温度特征后，选择统一标准下的挠度评估指标，对长期状态下的挠度进行评估和预警值设置，并通过实测数据验证其可靠性.

1挠度的温度效应

1.1挠度监测布置概况

南京长江三桥是我国首座具有钢塔的钢箱梁斜拉桥，主跨648 m.该桥于2005年10月建成通车，次年其健康监测系统投入使用.南京三桥的主梁挠度监测采用的是封闭式连通管法.该方法是利用连通管内液面水平的原理，沿梁体布设连通管道，由压力波传递液位的变化，伴以高性能压力变送器检测液体压力的波动，换算得到桥梁挠度的变化值.

在该桥的边跨和中跨纵向均布置了相应挠度测点.以上游为例，有效测点共22个，位置分布如图1所示.主梁挠度测点采样频率是10 Hz.

1.2挠度的温度效应

运营状态下影响斜拉桥跨中挠度变化的因素很多，其中最主要影响因素是温度作用和车辆荷载作用.如果将温度和车辆荷载作用效应剔除，可得到恒载下挠度长期评估的统一标尺.关于挠度的温度效应已有学者从理论推导和实桥监测方面做了相关的研究[7-8]，但是针对钢主梁和钢塔斜拉桥的特性较少报道.通过分析多年的挠度和温度监测数据，可以发现以下规律：1）挠度与温度的变化是同步的.文献[2]中针对混凝土梁斜拉桥的研究结论是跨中挠度和温度存在约2 h的滞后，而本文分析结果显示钢箱梁斜拉桥由于材料对温度反应敏感基本不存在滞后现象.2）挠度的变化周期为一天.一天内挠度变化主要分为两部分，一部分是夜晚时段，整体升降温作用较小；另一部分是白天时段，温度场的影响量较为可观，基本为线性.图2给出了2007年6个月每月15日的跨中挠度与温度的变化规律，规定负值表示主梁下挠，索塔处主梁挠度为0.

由图2看出，各个月一天内的跨中挠度与温度的变化规律较一致，以1月15日的数据为例，跨中挠度变化形成了典型的三阶段，分别定义为A、B、C三个阶段.第一阶段A：结构处在黑夜环境下，温度场较为平稳，因而变化率较平缓.此时段的挠度变化主要来自车辆荷载作用.值得注意的是其波动量大于白天，这是因为夜里行驶重车所致.第二阶段B：太阳辐射开始发挥作用并呈现持续加强状态，挠度变化率逐渐稳定到一个数值.第三阶段C：日照逐渐消失，大气温度渐渐降低，变化率和B阶段基本一致.

可见，夜间桥梁跨中挠度主要受整体升降温作用和车辆荷载作用.其中整体升降温的作用可通过对斜拉桥整体有限元模型施加温度荷载计算得到.对于车辆荷载作用，在夜间车流量较少，且多为重车过桥的时段，其车辆荷载效应可利用小波滤波剔除.统计结果表明，剔除活载效应后得到的恒载挠度值与该时段挠度的平均值非常接近.所以，本文在后续研究中，均以夜间0：00-1：00时段的挠度平均值作为当时温度下的恒载挠度计算值.

在剔除活载影响后，为对所有实测挠度数据统一分析评估，将所有温度统一至该桥合龙温度（24 ℃），温度差值部分造成的挠度变化通过斜拉桥整体有限元模型计算得到.最终得到恒载挠度评估指标的基准值.

2挠度的长期状态评估

2.1挠度评估方法

多个挠度测点数据属于序列数据，这类指标的变化包含基准线的平移变化和围绕基准线上下波动两种情况，即均匀变化和非均匀变化，挠度最终得分为两者相乘.

挠度的均匀变化是由多个测点的评分合成得到.在以往文献中，单个测点的限值一般采用计算跨径的1/500指标，多测点变权合成，这种方式的处理是面向桥梁适用性的.然而，恒载挠度是长期损伤累积过程，在各测点之间变化较为连续，不存在突变的情况，因而其变权作用并不明显.本文面向承载能力，以正常使用极限状态下的挠度计算值为上下限值，且不考虑变权，挠度的均匀变化得分计算如下：

F=1n∑ni=1yi. （1）

式中：F为挠度均匀得分（0≤F≤100）；n为挠度测点总数，yi为第i个挠度测点的评估值（0≤yi≤100），计算方法见公式（2）.

单个挠度测点的评分采用线性适度模型[9]，规定挠度为监测初始值时评分为100，超过正常使用极限状态下的挠度计算最大值和最小值以外时评分为0，其他值以适度指标模型线形插值得到.计算公式为：

yi=100x（min ）i-xix（min ）i-x（0）ix（min ）i

式中：x（0）i为第i个挠度测点的所选数据中最早监测值， xi为第i个挠度测点的当前监测值，x（max ）i，x（min ）i分别为正常使用极限状态活载短期效应组合下计算得到的挠度最大值和最小值.

若某个挠度测点缺少监测值，则令其评分为100分，权重为0，即该点的挠度不参与评估.

挠度的非均匀变化可采用关联度计算方法.在关联度计算方法方面，为满足关联度的传递性、对称性等基本性质，文中采用基于实质的灰色关联度[10]，而非斜率关联度.挠度的非均匀变化得分计算如下：

ξ=1n-1∑n-1k=1ωi（ω2i+1）ω4i+1. （3）

式中：ωi=（xi+1-xi）/（xi+1（0）-xi（0）），反映第i个和第i+1挠度测点之间的波动变化状况；ξ为基于实质的关联度，反映所有挠度测点的非均匀变化情况.

通过上述两步计算，挠度最终得分为F×ξ.

2.2应用实例

为检验上述方法的适用性和正确性，选取南京长江三桥2007年1月～2010年12月（48个月）监测数据对主梁挠度进行评估.每个月选取中旬的一天的0：00至1：00之间的挠度平均值作为代表.

图3给出了南塔岸侧和江侧以及北塔岸侧的挠度以2007年1月为初始时间点的长期变化趋势.北塔江侧变化趋势与南塔江侧一致，因此不再列出.图3（a）表明，北塔岸侧21#和22#测点出现轻微的上拱；图3（b）表明，南塔江侧出现比较大的下挠，尤其是11#测点，但各测点的变形逐渐趋于稳定；图3（c）表明，靠近南塔附近的测点（1#～4#测点）挠度值较为稳定（上述各测点位置参见图1）；图3（d）给出了2007年1月和2010年12月的整体主梁挠度对比.可见，恒载挠度的变化是一个长期、连续的过程，通过观察分析前期的趋势走向，在一定程度上可以实现趋势预测.同时，这些挠度测点数据的症状反映了结构的整体变形，可间接反映结构的潜在病害，养护单位宜进一步关注北塔变形、钢箱梁裂纹等状况.

分别采用本文建立的基于实质的灰色关联度评估方法以及基于斜率关联度的评估方法对2007年至2010年的挠度进行评估，详细评估结果如图4所示.依据《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）中的技术状况分类界限，截止2010年12月，挠度均属于1类.结合图3趋势线来看，整体线形的波动状况与本文评分状况基本一致，即前期急速下降，后期下降变缓，因而本文评估方法具有较好的适用性.

3挠度的预警值设置

3.1预警线的设置

预警线的设定可为桥梁管理人员及时发现异常情况并快速处理提供重要警示[11].预警线的设定目前尚无统一的标准.常见的预警设置方法有以下几种，见表1.

表1中的“标准法”和“模型法”体现的是结构安全性和适用性因素，预警线值很大，而正常运营状态下主梁变动往往不会达到那样的限值，这使得挠度预警功能长期闲置；第三种“监测基准法”的基准值是采用监测系统初始设定零值，预警线采用超基准值10%，20%等来判定.然而这样的设置并无理论依据，且在实际使用过程中，这种预警值往往显得过小，而导致系统经常报警，失去了应有的预警意义.

因而有必要考虑一个更为合理的预警线设置方法.预警设置的目的在于不仅可满足日常运营状况的需要，还能在突发状况下有所反映，以便引起养护人员的关注，及时做出反应.长期监测数据属于序列指标，可以采用统计原理.基于一定保证率下的平均值μ和标准差σ的计算值作为预警线，其中保证率的选择是实际试算的结果.值得注意的是，考虑交通量呈现逐年增长的趋势[16]，统计指标也是逐年变化，为减少交通量变化及已有累积损伤带来的影响，建议选取拟预警桥梁前一年的挠度监测数据为样本.因而，本文建立的是动态预警线.预警设为两条，分别为黄色和红色预警线.表2分别给出了2007和2010年的预警线设置值.

本文的动态预警方法是建立在统计的基础上，具有较好的通用性，其他类型桥梁亦可参照使用.另外，预警线的设置仅需得到前一段时间的统计参数值（μ和σ），因而其操作较为简便.

下面分别给出正常状况，突发状况以及交通量增加状况下的预警线应用，将本文方法与“监测标准法”进行对比.对比结果见图5和图6.

3.2预警实例

2008年1月26日至2月1日，江淮大地普降大雪，南京遇到了50年未遇的大雪，这是对南京长江三桥结构的一次严峻考验.为检验本文建立的预警标准的实用性，以这几日的跨中挠度数据为例，将雪荷载也看成是一种临时性活载，验证预警系统的适用性.2008年1月24日至1月26日的挠度变化状况见图5.

首先需根据前期交通量状况，确定黄色和红色预警线.选取2007年的挠度监测数据为样本，计算预警线两个参数，得到黄色预警线为-85 mm，红色预警线为-120 mm.

图5给出了两种预警线，实线代表本文建议的方法，虚线代表上述“监测基准法”，细线为相应黄色预警线，粗线为相应红色预警线.表1的前两种方法

因为黄线较大，黄线早已超出图5中的范围，不能较快地反映结构的变位，因而不再列出.从图5可以看出，1月24日和1月25日期间，结构处于正常状态，“监测基准法”的黄色预警在夜间启动，出现报警太频繁的现象.1月26日凌晨开始下雪，中午之后雪荷载已达到一定的量值，挠度达到了本文方法的

黄色预警线，之后挠度值逐渐超过本文方法的红色预警线.此时宜考虑雪势的发展和桥面荷载状况，宜立刻采取控制车辆通行、除雪等措施.1月26日下午2点15分开始封桥，后期养管单位有秩序地进行了除雪工作.

图6给出了2007年和2010年的同时段（3月25日-30日）挠度监测数据，其中细线、粗线分别为黄色与红色预警线.可以看出，2010年相比2007年，恒载挠度已经出现轻微下挠，和第2节的挠度评估结果较为一致.另外，由于交通量的增长，活载产生的效应更大.如果仍采用2007年设定的预警线，则报警频繁，而本文建立的2010年预警线相较之前而言，整体下移，且两条预警线之间的区间更大.可见，该预警线能够较好地适应活载增长及结构自身变化带来的影响.

综上，本文设置的动态预警线不仅能有效地应用于桥梁正常运营或突发状况，还能根据桥梁的实际状况实现同步更新.

4结论

通过对大跨径钢结构斜拉桥——南京长江三桥长期挠度监测数据的分析，可得到以下结论：

1）一天内的跨中挠度变化具有典型的三阶段变化特征，夜间桥梁跨中挠度主要受整体升降温作用和车辆荷载作用.选取夜间0：00-1：00时段的挠度数据，剔除车辆荷载的影响，并考虑整体升降温作用，可得到恒载挠度评估指标的基准值.

2）通过关注长期趋势线以及基于实质的灰色关联度法对2007-2010年期间的挠度进行评估，结果表明整体线形的波动状况与本文评分状况基本一致.主梁跨中出现轻微下挠、北塔岸侧的边跨略有上拱的趋势，养护单位宜进一步关注北塔倾斜变形的可能性.

3）对比已有的三种预警线设置方法，本文基于一定保证率建立桥梁跨中挠度黄、红两级动态预警线，通过2008年雪灾前后状况和交通量增长情况两个示例检验了该预警线设置方法的适用性和合理性.本文的动态预警方法具有较好的通用性和简便性，其他类型桥梁亦可参照使用.

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性能监测与评估 篇7

1 新型桥梁无损检测方法

基于GPRS实现桥梁检测远程数据传输。传统的监测系统都是通过大量的信号传输线把敏感元件或传感器与数据采集中心联系在一起的,这样的系统不但耗资大,而且安装不方便。无线监测系统可以避免安装信号传输电缆的必要,可以在传感器之间、传感器和控制中心之间直接通讯。目前与上述要求有关的研究工作主要有:美国学者Sharon Wood所在的研究小组提出的电子商品标签EASTag(Electronic Article Surveillance Tag)系统;美国Stanford University正在研制的无线传输的振动测试模块,日本的Akira Todoroki和Shintaro Miyatani研究的基于复合材料阻抗变化的无线应变监测技术,实现无线传输信号的原理与Sharon Wood的EASTag系统相同。

数字图像处理技术在桥梁检测中的应用。图像测量技术是近年来在测量领域中形成的新的测量技术。所谓图像测量就是测量被测对象时,把图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用的测量方法,其目的是从图像中提取有用的信号。这就避免了人工检测中存在的效率低、速度慢、重复可比性差、环境局限性大等弊端。而且,对于那些在检测人员所能触及到的范围以外的情况,通过传统方法量测,其难度和危险性是相当大的,且可能测不准。

2 桥梁安全评估方法

对于现有混凝土桥梁的养护和修复来说,桥梁的安全性评估方法是一个重要的问题。目前,已在模糊数学、人工神经网络理论基础上逐步发展了多种桥梁评估技术、桥梁安全度计算模型和桥梁评估专家系统,数理分析、系统工程等相关领域方法的引入也扩展了桥梁评估工作的内涵和外延。现简述如下:1)专家经验评定法。根据解决问题的方式,专家经验评定方法又可分为专家系统和专家意见调查两种类型。专家系统是用计算机模拟有经验专家的决策机理,对损伤桥梁进行综合评估。专家意见调查,是指直接收集、分析、归纳专家意见,对桥梁安全性能作出评估的方法。2)层次分析方法。它认为影响桥梁结构状况的因素非常多,有主有从,又相互制约,有些因素影响虽小,但积累到一定程度就会发生质变,从而危及整个结构的使用状况。所以桥梁安全性评估不能单纯地考虑重要构件,也要兼顾次要构件,但也不能主次不分,使评估工作量大而繁杂。采用层次分析,得到各个桥梁构件重要程度及相互影响的关系,通过多级模糊评判及打分法,简化量大繁杂的评估工作,科学、简捷而又实用。3)模糊综合评定法。为考虑多种因素对桥梁结构安全性的影响,将影响因素分为施工质量、材料和环境三个方面及多个影响因素,建立评价结构安全性的指标体系,对各因素分别建立其对结构安全性影响的隶属函数,把模糊数学与层次分析法结合起来,应用模糊数学进行单因素评价,用层次分析法计算确定各层次因素间相对权重,最后对结构安全性进行模糊综合评价。4)基于结构可靠性理论的方法。近年来,国内外的结构设计规范普遍依据结构可靠度理论对结构的可靠性进行评估。结构失效用两类极限状态表示:承载能力极限状态和正常使用极限状态。具体实现方法有两种:一种是直接计算桥梁的可靠指标,与目标可靠指标进行对比;另一种是应用基于可靠度的桥梁评估规范,对于重要、复杂桥梁可应用直接计算法,其主要的工作包括失效模式、结构分析模型、荷载和抗力模型、目标可靠度的确定,以及可靠指标的计算和结构安全判别等,但计算结构系统可靠度尚有一定困难。5)基于损伤力学和疲劳断裂的方法。损伤力学认为材料内部某点出现损伤是由于该点应变值超过了门槛值,所造成的变形不能愈合,由此带来能量耗散。目前损伤力学在复合材料中应用比较成功,但用损伤能量释放率来评定混凝土材料的失效尚需更细致的试验和理论研究。相比之下,断裂力学在钢桥安全评定中的应用则成熟得多。

3 存在的问题及展望

1)结构早期损伤机理的研究。发展更可靠的损伤判别指标。该指标不会误判及漏判,要实现这个目的所使用的特征量必须敏感而且能准确测量,这种指标不一定要能够定位损伤,只要能够准确判断结构损伤发生就已经非常有意义了。2)确定损伤对结构寿命的影响。即建立起结构损伤指标与结构寿命间的近似数值关系。3)非线性损伤诊断技术的研究。实际工程结构都是非线性结构,只是非线性的强弱不同。虽然非线性技术研究中出现的困难比线性技术研究中出现的困难多,但非线性诊断技术符合实际且应用范围广。小波分析、神经网络和遗传算法由于在数据处理、非线性系统辨识方面的优势而在结构的健康监测和诊断方面具有不可估量的应用前景。4)传感器的优化布设是桥梁结构健康监测和诊断中的一个重要问题,应该做到使用尽量少的传感器获取尽可能多的结构的健康信息。当前一些优化方法大都依靠结构总体分析模型,再利用一些优化算法选择传感器位置,广义遗传算法是其中一种比较好的算法。在传感器布置的最佳数量、最佳位置和抗噪性能等方面还有许多工作要做。5)在线实时分析。把数值分析技术与现场测试结合起来,使得它们可以适时地取长补短。6)智能传感元件的研究。根据需要的监测量,改善智能材料的性能,研究耐久性好、可埋入或附着、大规模分布式的传感元件,使之满足如耐久性、相容性、大应变等土木工程结构的要求。

摘要：通过对桥梁结构无损检测方法的分类讨论,较为系统的综述了近20年来国内外结构损伤识别的研究和应用情况,同时对桥梁安全评估的主要方法进行了介绍,最后对有待进一步研究的问题进行了展望。

关键词：桥梁健康监测,损伤检测,安全评估

参考文献

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数字水印的攻击方式与性能评估方法 篇8

对多媒体数据的各种编辑和修改常常导致信息损失, 又由于水印与多媒体数据紧密结合, 所以也会影响到水印的检测和提取, 这些操作统称为攻击。数字水印的攻击技术可以用来评测数字水印的性能, 它是数字水印技术发展的一个重要方面。如何提高水印的鲁棒性和抗攻击能力是水印设计者最为关注的问题。一个实用的水印算法应该对信号处理、通常的几何变形, 以及恶意攻击具有鲁棒性。

1.1 鲁棒性攻击

鲁棒性攻击包括常见的各种信号处理操作, 如压缩、滤波、叠加噪声、图像量化与增强、图像剪裁、几何失真、模拟数字转换、图像校正等[1]。

1.1.1 图像压缩:

图像压缩算法是去掉图像信息中的冗余量。水印的不可见性要求水印信息驻留于图像不重要的视觉信息中, 通常为图像的高频分量。而一般图像的主要能量均集中于低频分量上。经过图像压缩后, 高频分量被当作冗余信息清除掉。目前的一些水印算法对现有的图像压缩标准 (如JPEG、MPEG) 具有较好的鲁棒性, 但对今后有更高压缩比的压缩算法则不能保证也具有同样好的鲁棒性。常见的压缩包括JPEG, JPEG2000, MPEG-2, MPEG-4等。

1.1.2 低通滤波:

图像中的水印应该具有低通特性, 即低通滤波应该无法删掉图像中的水印。低通滤波器包括线性和非线性滤波器。常用的有中值滤波、同态滤波、高斯滤波、均值滤波等。

1.1.3 加性与乘性噪声:

如高斯白噪声、均匀噪声、斑点噪声、椒盐噪声等。

1.1.4 图像量化与增强处理:

一些常规的图像操作, 如图像在不同灰度级上的量化、锐化、钝化、直方图修正与均衡, Gama校正、图像恢复等, 均不应对水印的提取和检测有严重影响。

1.1.5 几何失真:

包括局部或全部的几何变换、图像尺寸变化、图像平移、旋转、缩放、裁剪、删除、翻转、增加图像线条以及反射等。很多水印算法对这些几何操作都非常脆弱, 容易被去掉。因此研究水印对图像几何失真的鲁棒性也是人们所关注的。

1.2 IBM攻击

IBM攻击又称为解释攻击, 是针对可逆、非盲水印算法而进行的攻击。其原理为:设原始图像为I, 加入水印WA的图像为IA=I+WA。攻击者首先生成自己的水印WF, 然后创建一个伪造的原图IF=IA-WF, 即IA=IF+WF。此后, 攻击者可声称他拥有IA的版权。因为攻击者可利用其伪造原图IF从原图I中检测出其水印WF;但原作者也能利用原图从伪造原图IF中检测出其水印WA。这就产生无法分辨与解释的情况。防止这一攻击的有效办法就是研究不可逆水印嵌入算法, 如哈希过程。

1.3 StirMark攻击

StirMark是英国剑桥大学开发的水印攻击软件, 它采用软件方法, 实现对水印载体图像进行的各种攻击, 从而在水印载体图像中引入一定的误差, 可以以水印检测器能否从遭受攻击的水印载体中提取/检测出水印信息来评定水印算法抗攻击的能力。如StirMark可对水印载体进行重采样攻击, 它可以模拟首先把图像用高质量打印机输出, 然后再利用高质量扫描仪扫描重新得到其图像这一过程中引入的误差。另外, StirMark还可以对水印载体图像进行几何失真攻击, 它可以以几乎注意不到的轻微程度对图像进行拉伸、剪切、旋转等几何操作。StirMark还通过一个传递函数的应用, 模拟非线性的A/D转换器的缺陷所带来的误差, 这通常见于扫描仪或显示设备。

1.4 马赛克攻击

马赛克攻击方法首先把图像分割成许多个小图像, 然后将每个小图像放在HTML页面上拼凑成一个完整的图像。一般的Web浏览器都可以在组织这些图像时在图像中间不留任何缝隙, 并且使这些图像的整体效果看起来和原图一样, 从而使得探测器无法从中检测到侵权行为。这种攻击方法主要用于对付在Internet上开发的自动侵权探测器, 该探测器包括一个数字水印系统和一个Web爬行者。这一攻击方法的弱点在于, 一旦当数字水印系统要求的图像最小尺寸较小时, 则需要分割成非常多的小图像, 这样将使生成页面的工作会非常繁琐[2]。

1.5 串谋攻击

串谋攻击就是利用同一原始多媒体数据集合的不同水印信号版本, 来生成一个近似的多媒体数据集合, 通过对这些图像进行平均或利用每副图像的一小部分重新组合新图像来去除水印, 以此来逼近和恢复原始数据, 其目的是使检测系统无法在这一近似的数据集合中检测出水印信号的存在。

1.6 跳跃攻击

跳跃攻击主要用于对音频信号数字水印系统的攻击, 其一般实现方法是在音频信号上加入一个跳跃信号, 即首先将信号数据分成500个采样点为一个单位的数据块, 然后在每一数据块中随机复制或删除一个采样点, 来得到499或501个采样点的数据块, 然后将数据块按原来顺序重新组合起来。实验表明, 这种改变对古典音乐信号数据也几乎感觉不到, 但是却可以非常有效地阻止水印信号的检测定位, 以达到难以提取水印信号的目的。类似的方法也可以用来攻击图像数据的数字水印系统, 其实现方法也非常简单, 即只要随机地删除一定数量的像素列, 然后用另外的像素列补齐即可, 该方法虽然简单, 但是仍然能有效破坏水印信号存在的检验。

2 数字水印性能的评估方法

一项技术从提出到投入使用, 必须经过严格的性能评估。虽然数字水印技术在最近几年内得到了蓬勃发展, 工业界对它的关注也不断增加, 但其评估标准的建立还有待时日。而要对数字水印系统进行合理的﹑公平的评估, 需主要考虑以下三个因素[3,4]:

2.1 均方差MSE (Mean Square Error)

均方差是一种最直接且简单的误差计算函数, 使用的范围相当广泛。通常计算均方差并不是针对所有的样本空间来计算, 而是从所有样本空间中抽取一定的样本数来进行计算, 并依据样本均方差来估计样本空间的均方差。均方差可以直接反映出所做评估对象的改变, 通过均方差可以洞察到所做评估对象的各种行为特征。为了度量原始载体图像在添加水印后图像的质量变化情况, 可以采用均方差来对图像质量的变化进行一种估计。二维图像均方差的计算公式如下:

2.2 峰值信噪比PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio)

峰值信噪比是指可以定量刻画未嵌入水印信息的原始信号和嵌入水印信息后的含水印信息信号的相似度, 能较好地评价系统性能。在具体的应用中, 峰值信噪比PSNR可以作为度量图像质量的标准之一。其公式定义如下:

2.3 相似度系数NC (Normalized Correla-tion)

相似度系数是指未嵌入前的原始水印信息和经过嵌入后又分离出来的水印信息的相似程度, 对于鲁棒水印来说, 相似系数越大越好。对水印图像进行多种攻击后, 通过比较相似度系数NC的值, 可以得到数字水印算法抵抗各种攻击的能力, 由NC系数值的变化给出一个比较客观的评价准则。这里用W (i, j) 代表原始水印信息, 用W' (i, j) 表示提取的水印信息。相似度系数的计算公式定义如下:

3 结束语

数字水印技术是目前研究的热点, 随着网络和多媒体数字信息的发展, 用于信息安全的数字水印技术得到了广泛的发展。本章报道了数字水印受到的各种常规攻击方法, 并结合水印攻击方式提出了水印的性能评估方法

参考文献

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氟塑料低温省煤器性能检测与评估 篇9

1 导热性能

按照ASTME1461激光法测试标准, 使用美国TA公司的导热系数仪FL4010测定, 将试样制成直径为13mm, 厚度为1mm的圆片进行测定导热系数。

根据实验数据分析可知, 随温度升高, 氟塑料导热系数先轻微下降后线性上升。一般碳氟聚合物的导热系数在0.2~0.25W/m·K之间, 50℃氟塑料管材的导热系数为0.2057W/m·K, 在有机聚合物标准范围内。传统低温省煤器用20#钢材的导热系数为48 W/m·K, ND钢约为15~20 W/m·K, 金属管表面极易发生结垢和积灰, 该积灰层的导热系数一般为0.05~0.07 W/m·K, 考虑到结垢层和积灰层内常常有裂纹和空隙等, 空气的导热系数仅为0.023 W/m·K, 所以导热性能良好的金属管材一旦发生积灰和结垢后, 局部导热性能会急剧恶化。

氟塑料管材表面光滑, 具有疏水特性, 易于高压水冲洗, 而且使用过程中处于扰性振动状态, 不易积灰和结垢。该管材厚1mm, 外径为14mm, 通过密集的管束排列, 从而大量增加换热面积, 可以弥补导热系数低的不足, 使用于低温省煤器管。

2 耐低温酸腐蚀性能

根据电厂烟气分析数据, 进行模拟烟气腐蚀试验。O2、N2、CO以及SO2采用标准气体配置, 而SO3和水蒸气是根据稀溶液成分等于其饱和蒸汽成分的原理, 采用稀H2SO4溶液在一定温度下蒸发得到。图1为模拟烟气腐蚀试验系统, 表2为模拟烟气成分。

测量试样增重所用的仪器为FA2104N型电子天平, 天平精度可达0.0001g。试验方式:在烟气气氛中连续吹24h, 采用不连续称重的方法测量试样增加的单位重量 (mg/cm2) , 进而计算腐蚀速度。每隔24h取出试样进行称重, 累计试验时间为144h。从硫酸中取出试样时去离子水清洗, 并用冷风机加速吹干, 节约操作时间。

氟塑料管、316#不锈钢、有机硅+陶瓷、和20#钢均在模拟烟气条件下腐蚀, 氟塑料管与其他几种材料进行对比。在模拟烟气条件下不连续进行96h, 每24h进行称重一下, 其质量变化如表3所示:

试验模拟电厂烟气条件对氟塑料管及多种材料分别进行测试, 数据分析可知:氟塑料管的平均失重速率变化范围在-3×10-5~7×10-5g/cm2之间, 平均失重速率较其他材料小2~3个数量级。试验结果说明氟塑料管失重变化极小, 抗低温酸露点腐蚀能力较强, 适用于低温省煤器换热管系统。

3 技术经济性分析

以新疆准东660 MW超临界空冷机组为例, 分析氟塑料低温省煤器的技术经济性。其烟气余热回收系统技术方案为:采用水媒间接换热方式, 氟塑料低温省煤器安装在脱硫装置前的烟道中, 闭式循环水在烟气冷却器中吸收烟气热量, 然后通过循环水泵输送到布置在汽机房内的水水换热器。水水换热器与热力系统采用并联方式连接, 从7号低加入口的凝结水管道抽出部分凝结水到水/水换热器加热后回到6号低加入口。通过改变凝结水的流量可以调节排烟温度或者凝结水出口温度。

按照全国标煤市场价格平均值650元/t、工业水价格4.5元/测算, 年经济效益为295.767万元, 投资回收期 (静态) 为5.215年。测算结果详见表4:

4 结语

4.1 氟塑料低温省煤器通过密集的小直径薄壁管束排列, 可大量增加换热面积, 弥补导热系数低的不足, 适用于低温省煤器系统。

4.2 氟塑料与316#不锈钢、有机硅+陶瓷、和20#钢等材料进行对比, 抗低温酸露点腐蚀能力较强, 适用于低温省煤器系统。

4.3 氟塑料低温省煤器能最大限度地利用烟气余热, 提高机组经济性。虽然造价是金属低温省煤器金属低温省煤器的1.5~2倍, 项目投资回收期较长, 但可利用烟气余热较多, 使用寿命长, 是金属换热器的2倍左右, 长期来看, 使用氟塑料低温省煤器是合适的。

摘要：将新型氟塑料低温省煤器应用于660MW超临界空冷机组, 对其导热性能、耐低温酸露点腐蚀、技术经济性进行了检测和评估。结果表明:氟塑料低温省煤器具有极强的耐低温酸腐蚀性能, 并可通过密集、小直径管束排列增加换热面积, 弥补导热系数低的不足, 从而可最大限度地利用烟气余热, 降低机组热耗率, 节约脱硫工艺用水量。

关键词：氟塑料低温省煤器,导热性能,耐低温酸露点腐蚀,技术经济性

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性能监测与评估 篇10

武汉军山长江公路大桥位于武汉关上游28公里处, 北岸蔡甸区军山镇, 南岸江夏区金口乡, 大桥于1998年12月开工建设, 2001年12月建成通车, 是国家干线公路网中“一纵一横”两条高速公路主干道——京港澳高速公路 (G4) 和沪渝高速公路 (G50) 共用的跨越长江的一座特大型高速公路桥梁, 是接南纳北、承东启西的重要枢纽, 同时也是国家重要的交通战备工程之一。

军山长江大桥主桥为五跨连续双塔双索面半漂浮体系钢箱梁斜拉桥。桥面纵坡为3%, 横坡为2%。原设计时速120 km/h, 双向六车道, 设计日均通行车流量15 000~20 000车次。大桥2001年建成通车后, 交通量迅速增长, 运营3年后 (2003年) 桥面即出现了较大面积推移、车辙、坑槽、开裂等病害, 2003~2004年采用原设计方案对钢桥面多次组织中修。

2010年在总结前期养护经验的基础上, 采用“橡胶环氧砂浆+双层SMA”铺装结构方案, 对全桥铺装进行大修。但随着重载交通量的持续增加, 近年来桥面铺装出现了越来越多的车辙、推移、坑槽等病害。病害产生的主要原因有以下几点:

(1) 军山大桥是我国建造较早的钢箱梁桥, 钢板较薄, 只有12 mm。是京港澳高速和沪渝高速公用的一座长江公路桥梁, 日交通量很大, 且50%以上为重型车。在超负荷的交通荷载作用下, 桥面板更容易产生较大变形。桥面沥青铺装层随着钢桥面产生大幅度的反复弯曲变形, 容易产生疲劳开裂。

(2) 长时间的重载作用, 局部路段环氧砂浆过渡层可能存在脆裂与脱层的问题, 导致钢桥面与铺装层之间受力、变形不连续, 沥青层很容易在反复的重载车辆作用下发生层间剪切破坏, 从而出现脱落、坑槽。

(3) 大桥主桥桥面有3%的纵坡, 重载车辆在上坡过程中车速降低, 轮胎与沥青面层作用时间增加, 根据沥青混合料的“时温等效”原理, 更容易加剧沥青面层的剪切破坏, 从而产生车辙。

(4) 钢桥面模量与沥青混凝土模量相差很大, 沥青混凝土及其层间防水粘结层承受较大的拉应力和剪应力, 其更容易发生层间剪切破坏。

(5) 钢桥面对温度的导热性好, 夏季钢箱梁温度可能高达60~70℃, 虽然采用高弹改性沥青SMA, 但是受沥青材料自身性质影响, 高温条件下, 混合料各项性能迅速衰减, 更容易产生剪切变形 (车辙、推移) 。

采用冷拌环氧树脂ERE铺装体系作为桥面维修试验段方案。一方面, 利用冷拌环氧树脂沥青混凝土优良的物理力学性能、路用性能 (抗车辙、抗变形开裂、疲劳性能等) , 满足军山桥夏季高温及交通量大、重载率高的严酷使用条件;另一方面, 利用ERE铺装高温条件下仍具有较高刚度/模量的材料力学特性, 减少重载作用下钢箱梁的疲劳应力幅, 改善钢板受力状态, 延长使用寿命。

2 ERE桥面铺装结构应力监测

通过在钢箱梁内部主要构造细节处粘贴应变片, 实时监测记录重载车辆通过时的钢板应变, 对比研究不同铺装体系中钢板应力应变情况, 进一步对比分析ERE铺装对钢箱梁应力的改善效果。

2.1 钢箱梁应变实测分析方案

根据前期军山桥钢箱梁裂缝的现场调查与统计, 钢板开裂主要有以下几种: (1) 横隔板与U肋焊接处上部过焊孔边缘部位横向/斜向开裂; (2) U肋/横隔板应力释放孔边缘横向/斜向开裂; (3) U肋与顶板焊接部位开裂等。

钢箱梁受力的有限元计算分析也表明, 钢箱梁横隔板上部过焊孔、U肋与横隔板相交焊缝处容易产生应力集中现象。因此, 在分析有限元计算结果、钢箱梁病害调查的基础上, 制定应变监测实施方案。

(1) 应力对比监测分析原理

理论上, 当同一车辆先后通过ERE试验段及相邻原路面时, 对应断面相应点位的应变差异, 才能反映ERE相比原路面铺装对钢箱梁受力的改善作用。但是由于钢箱梁应力影响线较短, 车辆行驶过程中轮迹带在一定范围内横向分布, 车轮荷载作用位置的轻微偏差就容易对应变监测的数据产生较大影响。因此, 实际监测时无法确保对应断面相应点位的受力环境完全一致。为了使应变监测结果具有较高可信度及参考价值, 对比断面选择时应尽量靠近使其有近似的受力环境, 同时, 通过扩大应变监测样本数量, 弥补部分应变测量精度的影响, 并通过计算分析ERE试验段和原路面铺装钢箱梁的应力幅谱, 对比研究两者的差异。

(2) 监测断面的选择及点位布置

通过对比ERE试验段桩号、原桥钢箱梁设计图并结合现场实地调查, 确定ERE试验段末端位于钢箱梁29#横隔板上方, 行车道轮迹带大致位于第9号、12号U肋上方。应变监测断面为ERE试验车道与纵向相邻的原结构路段, 见图1所示。

监测范围为ERE试验段下第27号横隔板及27号~28号横隔板之间的跨中区域;为了减少行车轮迹带偏移对测量结果的影响, 就近选择 (相隔12m) 原路面结构下第31号横隔板及30号~31号横隔板之间的跨中区域, 共计4个断面, 如图2。

(3) 应变监测过程

钢箱梁受力应变监测工作分两个阶段:2016年3~4月第一阶段监测, 在预定4个断面内, 共选取48个点位粘贴应变片;2016年5月第二阶段监测, 根据对第一阶段监测结果的研究分析, 优化监测方案, 重点针对第11、12号U肋附近。

第二阶段应变片粘贴试验共设采集组两组, 每组6个测点, 为使采集数据更加准确, 同一个测量需粘贴3个不同方向的应变片 (ERE试验段应变片编号为Y、原路面结构编号为Z) 。测点布置示例如图3、图4所示。

2.2 数据采集与处理

(1) 数据采集

采用100 Hz高速应力应变采集分析系统进行监测与数据采集, 该系统每秒采集应变数据100个。

以1号应变片为例, 数据实时采集如图5、图6。由于每秒数据采集量巨大, 采集时间长会造成仪器失真, 因此, 第二阶段应变采集时间为3 h。

(2) 数据处理

通过Spectrum_Str_Amplitude (SSA) 数据处理程序对采集数据进行分析, 经滤波后求解应力幅谱。

2.3 应变监测数据对比分析

2.3.1 对比分析方法

(1) 应力谱直方图

已有文献表明, 疲劳寿命对于应力幅非常敏感。因此, 利用记录的应变数据进行疲劳寿命评估。在得到应变传感器所记录每天的应变时程数据后, 可采用以下步骤获得测试周期的应力谱:

(1) 将应变时程数据乘以钢材的弹性模量得到应力时程数据。

(2) 找出应力时程曲线中的峰值和谷值。

(3) 对应力峰值和谷值序列进行雨流计数法处理。在计数后, 需要将应力幅划分为若干区段, 将应力幅对应的循环数归并为若干应力幅等级, 得到的直方图即为应力谱。

(2) 损伤度

根据Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤理论:

(1) 在相同的应力幅值作用下, 每一次循环加载对结构造成的疲劳损伤都是相同的。

(2) 不同应力水平的Δσi及其发生的次数ni所导致钢构件内部的疲劳损伤, 可以通过以下公式进行线性累加:

式中, D为结构的损伤率;ni为应力幅Δσi作用的次数;Ni为疲劳强度曲线“S-N”中Δσi对应的疲劳寿命, 或用Δσi做常幅应力循环试验的疲劳破坏次数。

同样, 参考《公路钢结构桥梁设计规范》、Eurocode3规范的疲劳曲线方程:

应力循环Δσi所引起的疲劳损伤为:

式中, n为Δσi的作用次数;N为与Δσi对应的疲劳寿命。在此基础上依据Miner线性疲劳累积损伤理论可变荷载作用下细节的疲劳损伤为:

2.3.2 计算结果

由于受仪器监测精度等外部因素影响较大, 在绘制应力谱时, 低于1 MPa的应力循环被舍弃。以下列举第1、2、3、5点的应变谱直方图分析 (Y为ERE试验段、Z为原路面结构) 。

通过不同路面结构条件下, 对应构造细节处应力幅谱图, 可以发现:在同样测试时间历程下, 原SMA路面应力幅最大值为36.72 MPa, ERE试验段应力幅最大值为35.98 MPa;同时, ERE试验段下的钢结构应力幅整体呈减小趋势, 相应的应力幅谱呈“向小应力幅区压缩”趋势。基于Miner法则疲劳累积损伤理论, 利用测试时段内数据对比得到改造后的损伤度降低幅度为33.92%。综合判断, 改造后钢结构受力性能改善较明显。

在同样的测试时间历程下, 原SMA路面应力幅最大值为18.60 MPa, ERE试验段应力幅最大值为14.94 MPa;同时, ERE试验段下的钢结构应力幅整体呈减小趋势, 相应的应力幅谱呈“向小应力幅区压缩”趋势。基于Miner法则疲劳累积损伤理论, 利用测试时段内数据对比得到改造后的损伤度降低幅度为47.06%。

在同样的测试时间历程下, 原SMA路面应力幅最大值为13.72 MPa, ERE试验段应力幅最大值为13.58 MPa;同时, ERE试验段下的钢结构应力幅整体呈减小趋势, 相应的应力幅谱呈“向小应力幅区压缩”趋势。基于Miner法则疲劳累积损伤理论, 利用测试时段内数据对比得到改造后的损伤度降低幅度为71.79%。

在同样的测试时间历程下, 原SMA路面应力幅最大值为18.98 MPa, ERE试验段应力幅最大值为16.42 MPa;同时, ERE试验段下的钢结构应力幅整体呈减小趋势, 相应的应力幅谱呈“向小应力幅区压缩”趋势。基于Miner法则疲劳累积损伤理论, 利用测试时段内数据对比得到改造后的损伤度降低幅度为56.94%。

3 运行现状及后评估方法

目前ERE钢桥面试验段已经运行11个月, 总体情况良好, 没有出现车辙、推移、裂缝等病害表现。试验段运行相关指标检测如表2所示。

现场检测表明, 钢桥面铺装各项性能指标均满足规范及使用要求, 参考最新调查结果, 试验段范围内钢箱梁无新增裂缝, 其他路段出现裂缝164条。

4 结语

武汉军山长江公路桥于2015年8月完成了ERE试验段施工, 目前已经运行约1年, 总体情况良好, 没有出现车辙、推移、裂缝等病害。现场路面渗水、车辙、构造深度等检测指标均良好。2016年3~6月分两阶段采用贴应变片的方式, 对ERE试验段和原SMA路面钢箱梁应力应变情况进行实测对比分析, 结果表明, ERE试验段下的钢结构应力幅整体呈减小趋势, 相应的应力幅谱呈“向小应力幅区压缩”趋势。不同构造细节处钢板疲劳损伤度分别降低约34%~71%。

摘要：本文以武汉军山长江公路大桥为例, 探讨冷拌环氧树脂ERE铺装体系的应力监测与运行现状后评估, 包括钢箱梁应变实测分析方案、数据采集与处理方法、应变监测数据对比分析、运行现状及后评估方法等。成果有望为类似桥梁钢桥面维修方案设计提供技术参考。

关键词：公路大桥,环氧树脂,应力监测,评估

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