發(fā)布時間：2017-03-28 19:17

  本文關(guān)鍵詞：基于模型確認的斜拉橋損傷預后方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：斜拉橋是我國大跨橋梁建設發(fā)展過程中的主力橋型之一,由于設計、施工及管養(yǎng)水平的不足,加之其復雜的服役環(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)響應的參數(shù)不確定性量化模型。(2)采用區(qū)間響應面模型對灌河大橋有限元模型參數(shù)進行了修正,同時基于該模型表達式的單調(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。(3)基于樣本學習思想,建立了灌河大橋拉索隨機損傷與結(jié)構(gòu)響應之間的響應面顯式表達式和隱式BP神經(jīng)網(wǎng)絡,對其拉索隨機損傷進行了識別、預后。(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)鍵疲勞細節(jié)的疲勞壽命進行了預后,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；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,確認后的模型具有很好的不確定性傳遞功能。(3)響應面法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡法均能實現(xiàn)拉索隨機損傷的識別,BP神經(jīng)網(wǎng)絡方法的識別精度及效率高于響應面法；當前SHM監(jiān)測索力發(fā)展趨勢下,BP神經(jīng)網(wǎng)絡法的預后結(jié)果表明灌河大橋跨中最長拉索的損傷需予以關(guān)注。(4)基于自然車隊加載且考慮模型參數(shù)不確定性的灌河大橋鋼主梁關(guān)鍵疲勞細節(jié)的疲勞壽命為479年到520年,車輛荷載水平線性增長率大于10%時,橋梁設計使用年限內(nèi)的疲勞損傷問題需予以關(guān)注。
【關(guān)鍵詞】：不確定性量化 模型確認 隨機損傷 疲勞損傷 損傷預后
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U448.27;U445.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究背景及意義10-13
• 1.2 基于模型確認的損傷預后研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 損傷預后的概念及框架13-14
• 1.2.2 模型修正及確認研究進展14-18
• 1.2.3 基于模型確認的損傷預后研究進展18-20
• 1.3 基于模型確認的斜拉橋損傷預后存在的問題20
• 1.4 本文主要內(nèi)容20-22
• 第二章 斜拉橋參數(shù)不確定性量化分析22-48
• 2.1 不確定性簡介22-27
• 2.1.1 不確定性分類及來源22-23
• 2.1.2 不確定性量化分析方法23-27
• 2.2 斜拉橋模擬的不確定性來源27-29
• 2.2.1 斜拉橋的結(jié)構(gòu)特點27-28
• 2.2.2 斜拉橋模擬的不確定性28-29
• 2.3 灌河大橋參數(shù)不確定性量化29-46
• 2.3.1 灌河大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)簡介29-30
• 2.3.2 灌河大橋環(huán)境溫度不確定性及其量化30-35
• 2.3.3 灌河大橋車輛荷載不確定性及其量化35-42
• 2.3.4 灌河大橋結(jié)構(gòu)響應不確定性及其量化42-46
• 2.4 小結(jié)46-48
• 第三章 基于區(qū)間響應面法的斜拉橋模型修正及確認48-72
• 3.1 斜拉橋模型修正及確認理論方法48-54
• 3.1.1 斜拉橋模型修正及確認的框架48-49
• 3.1.2 區(qū)間多項式響應面模型理論49-54
• 3.2 灌河大橋模型修正及確認54-71
• 3.2.1 灌河大橋ANSYS有限元建模54-55
• 3.2.2 灌河大橋修正目標的選取55-58
• 3.2.3 灌河大橋待修正參數(shù)選取58-61
• 3.2.4 基于區(qū)間響應面模型的灌河大橋模型修正61-66
• 3.2.5 基于區(qū)間響應面模型的灌河大橋模型確認66-71
• 3.3 小結(jié)71-72
• 第四章 基于模型確認的斜拉橋拉索隨機損傷預后72-94
• 4.1 斜拉橋隨機損傷識別及預后理論方法72-78
• 4.1.1 斜拉橋損傷的隨機性特點72-73
• 4.1.2 斜拉橋隨機損傷識別及預后方法73-77
• 4.1.3 斜拉橋隨機損傷識別及預后框架77-78
• 4.2 灌河大橋拉索隨機損傷識別78-87
• 4.2.1 灌河大橋拉索隨機損傷模擬78-79
• 4.2.2 基于響應面法的灌河大橋拉索隨機損傷識別79-85
• 4.2.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的灌河大橋拉索隨機損傷識別85-87
• 4.3 灌河大橋拉索隨機損傷預后87-93
• 4.3.1 灌河大橋監(jiān)測索力數(shù)據(jù)預處理87-91
• 4.3.2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的灌河大橋拉索隨機損傷預后91-93
• 4.4 小結(jié)93-94
• 第五章 基于模型確認的斜拉橋疲勞損傷預后94-110
• 5.1 斜拉橋疲勞損傷預后理論方法94-101
• 5.1.1 基于疲勞可靠度的疲勞損傷預后方法94-96
• 5.1.2 斜拉橋疲勞損傷可靠度參數(shù)建模96-99
• 5.1.3 疲勞荷載效應及可靠度計算方法99-100
• 5.1.4 斜拉橋鋼主梁疲勞損傷預后框架100-101
• 5.2 基于模型確認的灌河大橋疲勞損傷預后101-108
• 5.2.1 灌河大橋區(qū)間有限元模型101-102
• 5.2.2 灌河大橋疲勞關(guān)鍵部位應力譜102-103
• 5.2.3 灌河大橋疲勞荷載效應概率分布103-105
• 5.2.4 灌河大橋疲勞損傷可靠度分析105-106
• 5.2.5 考慮未來荷載的灌河大橋疲勞損傷預后106-108
• 5.3 小結(jié)108-110
• 第六章 結(jié)論與展望110-112
• 6.1 主要結(jié)論110-111
• 6.2 研究展望111-112
• 致謝112-114
• 作者簡介114-116
• 參考文獻116-120

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