結(jié)構(gòu)安全監(jiān)控技術(shù)研究及其在潤揚大橋北錨碇地基基礎(chǔ)的應(yīng)用.pdf

1、本文針對大型懸索橋安全監(jiān)控系統(tǒng)的測點布置、異常識別和安全評估等關(guān)鍵技術(shù)進行了較系統(tǒng)深入的研究工作，并將研究成果應(yīng)用于對潤揚大橋北錨地基基礎(chǔ)的分析。主要研究工作和成果如下： (1)在借鑒巖土工程穩(wěn)定性監(jiān)控研究成果基礎(chǔ)上，提出在懸索橋錨碇基礎(chǔ)安全監(jiān)控中將反演分析與安全監(jiān)測結(jié)合起來，利用監(jiān)測信息與反演結(jié)果對錨碇地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性作出合理的評估和符合實際的預(yù)測。為實現(xiàn)這一目的，在測點布置中就應(yīng)對提高反分析結(jié)果的可靠性予以考慮。論文針對測量

2、誤差和模型誤差對參數(shù)反演精度的影響進行了理論研究，推導(dǎo)了相關(guān)公式。在此基礎(chǔ)上提出了測點優(yōu)化的步驟以及優(yōu)化方法，構(gòu)造了相應(yīng)的目標函數(shù)并編制了程序，以潤揚大橋北錨地基基礎(chǔ)的測點優(yōu)化為例作了分析，結(jié)果表明該方法是合理有效的。 (2)提出采用統(tǒng)計安全監(jiān)控模型對錨碇地基基礎(chǔ)響應(yīng)進行預(yù)報，并以此建立監(jiān)控指標來對結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行識別。根據(jù)這一思路進行了理論研究，引入時間序列分析的加窗最小二乘平穩(wěn)法對數(shù)模的殘差提取趨勢項，以此建立殘差趨勢指標作為對

3、傳統(tǒng)置信區(qū)間法的改進。 (3)采用傳統(tǒng)的監(jiān)控模型方法對于發(fā)現(xiàn)異常的測值往往難以區(qū)分是結(jié)構(gòu)異常還是監(jiān)測系統(tǒng)自身的問題引起。針對這一問題，本文提出了基于灰色關(guān)聯(lián)度的模糊聚類分析法，引入灰色關(guān)聯(lián)度比較同類監(jiān)測項目測值間的聯(lián)系，對于診斷出異常的測值，如發(fā)現(xiàn)其與附近同類監(jiān)測項目的測值間關(guān)聯(lián)度大幅降低，則可初步排除結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常的可能。 (4)對采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立安全監(jiān)控模型的具體方法作了研究。本文對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式和訓(xùn)練方法進行

4、分析并作了適當改進，其主要內(nèi)容包括：提出自適應(yīng)變學(xué)習(xí)率的學(xué)習(xí)算法提高了傳統(tǒng)訓(xùn)練方法的收斂速度；引入小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于安全監(jiān)控模型并通過比較選擇了合適的小波網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；提出灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的概念及其具體結(jié)構(gòu)。利用這幾種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在不同時期建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控模型，可以獲得較高的分析預(yù)報性能。 (5)按照在懸索橋錨碇基礎(chǔ)安全監(jiān)控中將反演分析與安全監(jiān)測結(jié)合起來的思路，本文提出根據(jù)具體結(jié)構(gòu)可能的破壞模式對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識別

5、與泛化能力根據(jù)監(jiān)測結(jié)果確定反演初值；并提出在反演中采用遺傳算法進行分析以避免由事前確定初值可能帶來的局部極小現(xiàn)象。為解決測斜等內(nèi)部監(jiān)測手段誤差較大的問題，構(gòu)造了一種新的反演目標函數(shù)以消除測量誤差對反演結(jié)果的影響。 (6)利用有限元法對潤揚大橋北錨碇地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性進行三維仿真分析，探討了計算模型建立的一般思路與方法，并利用模型對結(jié)構(gòu)在運營期的響應(yīng)進行計算，對計算結(jié)果進行歸納并參考相關(guān)的研究，提出北錨地基基礎(chǔ)安全監(jiān)控模型的形式。在