基于可靠度的大型橋梁智能評估系統(tǒng)核心問題研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，計算分析工具及建造技術(shù)的進步，近20年來世界范圍內(nèi)橋梁建設(shè)也得到了突飛猛進的發(fā)展，新橋型不斷出現(xiàn)、跨度急劇加大。這些大型橋梁經(jīng)過一段時間的運營，逐漸暴露出一系列的損傷特征及影響橋梁正常、安全通車的問題，對這類大型基礎(chǔ)設(shè)施的養(yǎng)護、維修、評估與管理對于國民經(jīng)濟建設(shè)關(guān)系重大。在對大型橋梁實施定期檢測的基礎(chǔ)上開展既有橋梁損傷識別、安全性評估與管理系統(tǒng)的研究具有廣闊的應用前景和現(xiàn)實意義。本文結(jié)合正在實施的招寶山大橋健康監(jiān)測與結(jié)

2、構(gòu)評估項目，針對建立基于可靠度的既有大型橋梁評估與管理系統(tǒng)所面臨的一系列核心問題，開展了如下研究： 1.分析了既有橋梁生命期成本構(gòu)成，并定量考慮社會對橋梁失效風險的容許程度，引入風險分析中的生活質(zhì)量指標的概念，分別提出了基于生命周期成本效益分析和生活質(zhì)量指標法確定多水平既有公路橋梁評估目標可靠指標的方法。 2.研究了利用灰色聚類評判法進行既有公路橋梁缺損狀態(tài)分級的方法。通過引入模糊評判的層次分析法對各聚類指標事先賦權(quán)，考

3、慮嚴重缺陷構(gòu)件對結(jié)構(gòu)安全性和可靠性影響突出的實際，提高了評判結(jié)果的科學性和合理性。 3.提出了基于通用有限元程序ANSYS的優(yōu)化方法進行梁式橋梁模型修正和損傷識別的實用方法。 4.系統(tǒng)總結(jié)了基于模型修正的損傷識別方法及其在大跨度橋梁中的應用狀況，提出基于遺傳算法的模型修正進行大型土木結(jié)構(gòu)損傷識別的方法，并介紹了利用VC集成Matlab和ANSYS開發(fā)的復雜結(jié)構(gòu)遺傳算法損傷識別程序的原理。在混凝土斜拉橋定期索力檢測與主梁關(guān)

4、鍵截面應力監(jiān)測結(jié)果的基礎(chǔ)上，建立了混凝土斜拉橋損傷識別的遺傳優(yōu)化反分析模型。并對寧波招寶山斜拉橋的損傷識別進行了仿真計算，驗證了本文方法的有效性。 5.研究了大跨度斜拉橋斜拉索安全性分析方法?？紤]構(gòu)成斜拉索的高強鋼絲本構(gòu)行為的不均勻性和鋼絲之間的相互影響，建立了斜拉索的強度模型，并從可靠度觀點出發(fā)分析了斜拉索在橋梁運營條件下的安全系數(shù)的變異和演化特性，對斜拉橋拉索的安全性進行了評估。 6.提出了復雜結(jié)構(gòu)可靠度分析的人工智

5、能響應面法。綜合了VC與Matlab混合編程技術(shù)、基于VC和APDL的ANSYS二次開發(fā)技術(shù)及Matlab的遺傳算法(GA)和神經(jīng)網(wǎng)絡(NN)工具箱函數(shù)，編制了可以適應各種復雜工程結(jié)構(gòu)的可靠度分析程序。最后通過算例分析，證明了所提方法的正確性和程序的有效性。 7.開展了基于神經(jīng)網(wǎng)絡原理進行結(jié)構(gòu)快速近似分析方法的研究。詳細對比分析了不同的網(wǎng)絡類型及網(wǎng)絡參數(shù)、樣本集構(gòu)造方法對結(jié)構(gòu)分析精度與效率的影響。建立了招寶山大橋非線性平面分析的