基于健康監(jiān)測技術的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估和預警方法研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是土木工程領域當前熱點研究方向。借助我國大規(guī)?；A設施建設的背景，我國許多大型橋梁結(jié)構(gòu)上安裝了健康監(jiān)測系統(tǒng)。這些健康監(jiān)測系統(tǒng)的運行，積累了大量的數(shù)據(jù)，如何有效分析橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)采集的海量數(shù)據(jù)，為橋梁結(jié)構(gòu)的狀態(tài)評估、為研究橋梁結(jié)構(gòu)的性能退化規(guī)律、為驗證橋梁結(jié)構(gòu)的分析理論和設計假定提供科學依據(jù)，是健康監(jiān)測系統(tǒng)的關鍵科學問題之一，也是當前結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領域最迫切需要解決的問題之一。本文系統(tǒng)研究基于健康監(jiān)測技術的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估

2、和損傷預警方法。
　　主要研究內(nèi)容包括：
　　提出橋梁結(jié)構(gòu)時變模態(tài)參數(shù)識別的非線性主成分分析方法。提出提取溫度和風速對橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)影響預處理的非線性主成分分析(Nonlinear Principal Component Analysis, NLPCA)方法，研究橋梁結(jié)構(gòu)自振頻率、振型和阻尼比與溫度和風速之間關系的非線性回歸模型(ANN)。對實際橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析表明，NLPCA重構(gòu)后的數(shù)據(jù)可以包含原始信號的主要信

3、號特征，且溫度和風速對橋梁結(jié)構(gòu)自振頻率和阻尼比均有顯著影響，但對橋梁結(jié)構(gòu)振型影響不明顯。
　　研究基于不確定性模態(tài)參數(shù)的橋梁結(jié)構(gòu)模型修正方法。針對結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測數(shù)據(jù)較多的情況，提出橋梁結(jié)構(gòu)隨機有限元模型修正方法；針對結(jié)構(gòu)檢測數(shù)據(jù)較少的情況，提出基于區(qū)間理論的橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型修正方法。分析兩種模型修正方法的特點，并提出不確定性有限元模型修正的順序優(yōu)化方法，修正后的非確定性有限元模型為進一步的結(jié)構(gòu)可靠度分析奠定基礎。
　　提出基

4、于健康監(jiān)測數(shù)據(jù)的橋梁結(jié)構(gòu)應變?nèi)^程分析方法。研究基于健康監(jiān)測系統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)施工階段，荷載試驗階段和運營階段應變構(gòu)成與分析方法，提出截面系數(shù)比概念；研究基于健康監(jiān)測數(shù)據(jù)的橋梁車輛荷載和溫度荷載引起的應變和彎矩的極值分布，以及基于修正模型的橋梁結(jié)構(gòu)車輛荷載和溫度荷載及風荷載產(chǎn)生的應變和彎矩極值分布。
　　研究基于健康監(jiān)測技術的橋梁結(jié)構(gòu)可靠度和疲勞壽命分析方法?；跇蛄航Y(jié)構(gòu)荷載效應極值分布，考慮橋梁結(jié)構(gòu)抗力衰減規(guī)律，提出基于健康監(jiān)測技術