基于模型確認(rèn)的斜拉橋損傷預(yù)后方法研究.pdf

1、斜拉橋是我國大跨橋梁建設(shè)發(fā)展過程中的主力橋型之一，由于設(shè)計、施工及管養(yǎng)水平的不足，加之其復(fù)雜的服役環(huán)境，斜拉橋的損傷問題日益突出。結(jié)合橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和有限元模型技術(shù)，可實現(xiàn)對斜拉橋損傷的模擬、識別及預(yù)后，為實橋管養(yǎng)提供參考。本文以灌河大橋為研究背景，主要工作如下:
　　(1)基于灌河大橋SHM監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立了其環(huán)境溫度、車輛荷載及結(jié)構(gòu)響應(yīng)的參數(shù)不確定性量化模型。
　　(2)采用區(qū)間響應(yīng)面模型對灌河大橋有限元模型參數(shù)

2、進(jìn)行了修正，同時基于該模型表達(dá)式的單調(diào)性原理反演了模型參數(shù)的不確定性區(qū)間，實現(xiàn)了模型確認(rèn)。
　　(3)基于樣本學(xué)習(xí)思想，建立了灌河大橋拉索隨機損傷與結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間的響應(yīng)面顯式表達(dá)式和隱式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對其拉索隨機損傷進(jìn)行了識別、預(yù)后。
　　(4)綜合考慮模型參數(shù)和車輛荷載的不確定性，基于可靠度方法對灌河大橋鋼主梁關(guān)鍵疲勞細(xì)節(jié)的疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)后，得到了其不確定性的區(qū)間范圍。
　　主要結(jié)論有:
　　(1)灌河大橋溫度

3、不確定性可采用傅里葉級數(shù)擬合的年趨勢函數(shù)結(jié)合正態(tài)分布的日溫差形式表達(dá);車輛荷載的車重服從高斯混合分布概率模型，車間距服從對數(shù)正態(tài)概率模型;結(jié)構(gòu)響應(yīng)可采用濾波方法建立與環(huán)境因素不確定性相關(guān)的分層次概率區(qū)間模型。
　　(2)區(qū)間響應(yīng)面模型反演的模型參數(shù)區(qū)間可以很好地涵蓋其不確定性范圍，確認(rèn)后的模型具有很好的不確定性傳遞功能。
　　(3)響應(yīng)面法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法均能實現(xiàn)拉索隨機損傷的識別，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的識別精度及效率高于響應(yīng)面