基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷分步識別方法研究.pdf

1、大跨橋梁的安全與健康監(jiān)測系統(tǒng)和損傷識別方法是當(dāng)前工程領(lǐng)域研究的熱點問題。如何運用監(jiān)測系統(tǒng)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過合理的損傷識別方法及時有效地發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中的損傷并實現(xiàn)準(zhǔn)確的定位和定量分析，對于建立科學(xué)完善的橋梁在線健康監(jiān)測系統(tǒng)具有重要的理論及應(yīng)用價值。本文以潤揚長江公路大橋斜拉橋為工程背景，針對大跨斜拉橋這一特定的橋梁結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)行了斜拉橋損傷分步識別的系統(tǒng)性研究，完成的主要工作和取得的成果包括： (1)結(jié)合潤揚大橋北汊斜拉橋的修正有限

2、元模型，分別定義了斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷識別的頻率變化率指標(biāo)FCR、索力變化率指標(biāo)ICT以及歸一化綜合模態(tài)曲率損傷指標(biāo)CDl，進(jìn)行斜拉橋損傷識別指標(biāo)的敏感性分析，研究斜拉橋拉索損傷和主梁損傷對頻率、拉索索力及模態(tài)曲率等動靜力特性的影響。 (2)根據(jù)結(jié)構(gòu)損傷后其柔度增大的特征，構(gòu)建了基于模態(tài)柔度矩陣變化的損傷預(yù)警指標(biāo)，給出了運用該指標(biāo)對實際結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷預(yù)警或異常檢測的步驟。該指標(biāo)的損傷報警閾值可依據(jù)結(jié)構(gòu)在無損狀態(tài)時由健康監(jiān)測系統(tǒng)或定期檢測

3、所得到的實測模態(tài)數(shù)據(jù)以及結(jié)構(gòu)有限元模型的模態(tài)分析結(jié)果計算得到，并在結(jié)構(gòu)的使用過程中根據(jù)實測數(shù)據(jù)長期、連續(xù)地計算并觀察損傷預(yù)警指標(biāo)的大小及其變化情況。 (3)提出了新的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的斜拉橋損傷分步識別方法，可實現(xiàn)斜拉橋主要構(gòu)件即拉索和主梁中損傷的有效識別。損傷識別過程中首先辨別、區(qū)分拉索損傷模式與主梁損傷模式，然后進(jìn)一步識別拉索(或主梁)損傷的位置和程度。采用三個不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分階段實現(xiàn)大跨斜拉橋的損傷識別，取得了良好的識別效

4、果。 (4)以斜拉橋損傷前后四個低階豎彎振型的頻率變化率作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量，以概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)模型，建立用來區(qū)分拉索損傷模式和主梁損傷模式的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)噪聲水平不太大時，以加入隨機(jī)噪聲后的測試數(shù)據(jù)送入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試，可以獲得較好的分類識別效果。將多組測試數(shù)據(jù)平均后，網(wǎng)絡(luò)的正確識別率大大提高。 (5)提出了將對拉索損傷敏感的拉索索力變化作為拉索損傷識別網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)。以斜拉橋四個低階豎彎振型的頻率變化率和恒載作用下的