工程結構損傷識別的反問題研究.pdf

1、隨著科學技術和交通事業(yè)的發(fā)展，預應力混凝土連續(xù)梁橋以其施工簡便、造價經(jīng)濟、受力合理、行車舒適等獨特優(yōu)勢在近年來得到了迅速崛起。但由于它出現(xiàn)較晚，其理論和經(jīng)驗還不十分完善，在修建過程中也存在一些技術上的問題。在現(xiàn)代預應力混凝土結構中，預應力損失的大小直接影響著結構的抗裂度和撓度。 本文以鐘祥漢江公路大橋為依托，將遺傳算法用于大跨度混凝土橋梁的預應力附加損失的識別。建立附加損失的數(shù)學模型，根據(jù)橋梁病害的幾個明顯特征，確定病害成因，并

2、用遺傳算法識別損失模型的參數(shù)，確定有關各截面的損失值。分析表明該方法是有效的，與實際的病害現(xiàn)象較吻合。 另外，提出了以神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法為主的智能識別、預測方法。結構損傷識別可轉化為極小化問題求解，利用遺傳算法可以有效地求得全局優(yōu)化解，但需要大量的有限元分析計算。而BP神經(jīng)網(wǎng)絡可以建立結構損傷參數(shù)(輸入)與結構響應變化(輸出)之間的非線性映射關系，BP網(wǎng)絡這種建立全局性映射關系的能力，為遺傳算法求解損傷識別問題提供了強大的計算手

3、段。文中給出了BP神經(jīng)網(wǎng)絡與遺傳算法結合進行損傷識別的方法步驟。 根據(jù)鐘祥大橋的設計，施工資料及試驗檢測報告，對該橋進行了有限元建模和分析計算。針對該橋實際病害，從結構損傷和預應力附加損失兩方面進行了反問題參數(shù)識別研究。利用正交試驗法進行BP網(wǎng)絡的訓練樣本的正交設計，將損傷位置與損傷程度作為BP網(wǎng)絡的輸入，然后用有限元方法(GQJS)計算損傷結構與完好結構的撓度差作為BP網(wǎng)絡的輸出，最后利用訓練好的網(wǎng)絡通過遺傳算法對損傷結構的損

4、傷參數(shù)進行識別，并結合實測數(shù)據(jù)對該橋損傷后的實際承載能力進行了估算。結果表明，采用本文的損傷識別方法是合理的、有效的，不僅為該橋梁的治理方案制定提供可靠的科學依據(jù)，而且此方法可望推廣應用類似病害橋梁的加固優(yōu)化分析。 本文模擬大橋預應力損失，以預應力損失后的橋梁變形與實測橋面下陷值吻合為目的，將遺傳算法應用于預應力混凝土連續(xù)梁橋的病害成因的識別，獲得了滿意的結果。利用數(shù)值分析模擬大橋的損傷情況，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法結合應用于預