基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的橋梁疲勞損傷評(píng)估研究.pdf

1、目前，我國(guó)大量早期建成的鐵路鋼橋進(jìn)入了老齡期，由于這些橋梁建設(shè)時(shí)期的技術(shù)水平和設(shè)計(jì)載荷等級(jí)較低，疲勞在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮或者考慮不全面，加之近幾年來(lái)鐵路運(yùn)輸迅猛增加，車流量、軸重和車速大幅度提高，對(duì)這些鋼橋造成的損傷日益加重，其運(yùn)營(yíng)存在安全隱患。如何科學(xué)地對(duì)這些老齡鋼橋的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，分析這些老齡鐵路鋼橋的疲勞損傷和剩余疲勞壽命愈顯重要。 本文所做工作為“南京長(zhǎng)江大橋結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)分級(jí)門檻值及壽命評(píng)估研究”的部分內(nèi)容。主要研究南京長(zhǎng)江

2、大橋在列車載荷作用下主要桿件的應(yīng)力時(shí)程及疲勞損傷，并把有限元分析、MATLAB編程和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于南京長(zhǎng)江大橋的疲勞損傷評(píng)估中。主要內(nèi)容如下： （1）回顧了橋梁疲勞評(píng)估的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了橋梁疲勞評(píng)估的若干問(wèn)題和發(fā)展方向，介紹了疲勞分析的一些基本概念。 （2）系統(tǒng)介紹了疲勞評(píng)估的一些方法以及用這些方法進(jìn)行疲勞損傷和剩余疲勞壽命評(píng)估的步驟，并以此為基礎(chǔ)確定了南京長(zhǎng)江大橋疲勞損傷評(píng)估的思路。分析了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基

3、本理論，比較詳細(xì)的研究了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、BP經(jīng)典算法和LM算法，探討了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行疲勞損傷評(píng)估的基本原理。 （3）建立了南京長(zhǎng)江大橋的空間有限元分析模型，對(duì)列車活載過(guò)橋全過(guò)程進(jìn)行了瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng)分析。將南京長(zhǎng)江大橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)測(cè)的列車軸重作為一列勻速移動(dòng)的集中活載作用在縱梁節(jié)點(diǎn)上，列車軸重作為質(zhì)量單元加在南京橋縱梁響應(yīng)節(jié)點(diǎn)上。 （4）利用建立的南京長(zhǎng)江大橋空間有限元模型，計(jì)算了部分列車活載過(guò)橋全過(guò)程南京橋各主要桿件的應(yīng)

4、力時(shí)程。由應(yīng)力時(shí)程可以看出，列車活載作用下南京橋主要桿件產(chǎn)生的應(yīng)力水平比較低，基本都在疲勞極限以下?；贛ATLAB平臺(tái)編制雨流計(jì)數(shù)法程序，對(duì)各桿件的應(yīng)力時(shí)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理得到疲勞應(yīng)力譜，并參考英國(guó)橋梁規(guī)范BS5400中的橋梁疲勞壽命經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算得到各車輛活載作用下南京橋主要桿件的疲勞損傷。結(jié)果表明：列車活載對(duì)南京橋主要桿件產(chǎn)生的疲勞損傷很小。 （5）以車輛的軸重和軸距作為訓(xùn)練樣本的輸入?yún)?shù)，以南京長(zhǎng)江大橋主要桿件的損傷作為訓(xùn)練