基于混沌時(shí)間序列的橋梁狀態(tài)評估研究.pdf

1、橋梁結(jié)構(gòu)在使用過程中受自然環(huán)境、交通量增加、車輛荷載以及材料內(nèi)部因素的共同影響,隨著時(shí)間的推移會(huì)出現(xiàn)缺損和病害,使結(jié)構(gòu)的耐久性降低、承載力下降,影響橋梁的使用壽命。目前,對在役橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估的研究已成為土木工程領(lǐng)域的一個(gè)熱門研究方向。橋梁荷載試驗(yàn)檢測對于新橋投入使用前或橋梁受到意外損傷時(shí)的安全性評估具有積極的意義,然而荷載試驗(yàn)需中斷交通,重復(fù)花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力等,其費(fèi)用相對較高,并且只能適合于某個(gè)時(shí)段,存在時(shí)效性較差的問題。橋

2、梁遠(yuǎn)程監(jiān)測則能克服以上缺點(diǎn),具有安全、實(shí)時(shí)、連續(xù)、及時(shí)預(yù)警預(yù)報(bào)的特點(diǎn)。
　　 隨著結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的迅速發(fā)展、測試信息準(zhǔn)確性的提高及現(xiàn)場測試條件的改善,為橋梁結(jié)構(gòu)的狀態(tài)評估提供了必要的支撐。本文旨在從橋梁結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力行為出發(fā),在掌握大量監(jiān)測信息基礎(chǔ)上,通過提取系統(tǒng)特征指標(biāo),實(shí)現(xiàn)對在役橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估研究。本文的研究工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
　　 (1)對國內(nèi)外結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估方面的研究資料進(jìn)行收集,系統(tǒng)總結(jié)了目前國內(nèi)

3、外的狀態(tài)評估理論及其方法。介紹了混沌時(shí)間序列的基本理論,探討系統(tǒng)混沌特征參數(shù)的定義及其計(jì)算方法,針對橋梁結(jié)構(gòu)具有非線動(dòng)力系統(tǒng)的特性,首次提出了應(yīng)用混沌時(shí)間序列理論研究橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)。
　　 (2)通過對大量的橋梁健康監(jiān)測信息的分析,提出橋梁健康監(jiān)測的時(shí)間序列中數(shù)據(jù)奇異性檢測方法以及時(shí)間序列的消噪方法。剔除混雜在監(jiān)測信號中的干擾與噪聲,使其能夠真實(shí)地還原實(shí)際的振動(dòng)信號,為后面進(jìn)行橋梁健康監(jiān)測的時(shí)間序列分析提供可靠的數(shù)據(jù)。
　　

4、 (3)基于混沌時(shí)間序列理論及其分析方法,分別對馬桑溪大橋及ASCE Benchmark結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測信息進(jìn)行分析和研究,在分析橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)非線性特征與混沌時(shí)間序列的特征參數(shù)及其算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合Matlab程序進(jìn)行數(shù)值分析,獲取系統(tǒng)的特征指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:ASCE Benchmark結(jié)構(gòu)和重慶馬桑溪大橋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的最大Lyapunov指數(shù)均大于0且關(guān)聯(lián)維數(shù)均為非整數(shù)且大于2,根據(jù)相關(guān)理論說明該系統(tǒng)均存在混沌現(xiàn)象；最大Lyapunov