基于混沌時間序列的橋梁狀態(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,隨著時間的推移會出現(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)域的一個熱門研究方向。橋梁荷載試驗檢測對于新橋投入使用前或橋梁受到意外損傷時的安全性評估具有積極的意義,然而荷載試驗需中斷交通,重復(fù)花費大量的人力、物力、財力等,其費用相對較高,并且只能適合于某個時段,存在時效性較差的問題。橋

2、梁遠程監(jiān)測則能克服以上缺點,具有安全、實時、連續(xù)、及時預(yù)警預(yù)報的特點。
　　 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)的定義及其計算方法,針對橋梁結(jié)構(gòu)具有非線動力系統(tǒng)的特性,首次提出了應(yīng)用混沌時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)測的時間序列中數(shù)據(jù)奇異性檢測方法以及時間序列的消噪方法。剔除混雜在監(jiān)測信號中的干擾與噪聲,使其能夠真實地還原實際的振動信號,為后面進行橋梁健康監(jiān)測的時間序列分析提供可靠的數(shù)據(jù)。
　　

4、 (3)基于混沌時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程序進行數(shù)值分析,獲取系統(tǒng)的特征指標(biāo)。實驗結(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