發(fā)布時間：2020-11-11 11:16

　　 隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展,在國家“一帶一路”共同建設(shè)暢通安全高效運輸大通道的戰(zhàn)略方針指引及滿足國民對交通運輸出行需求的現(xiàn)狀下,國家對橋梁的建設(shè)力度也大幅提升。由于橋梁結(jié)構(gòu)長期受到頻繁荷載、外界環(huán)境以及人為因素的干擾下,橋梁構(gòu)件出現(xiàn)損傷或功能退化,對橋梁的安全運營及人民生命財產(chǎn)安全產(chǎn)生了極大的威脅,對于橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別已經(jīng)成為工程技術(shù)人員的研究熱點。本文以現(xiàn)有關(guān)于結(jié)構(gòu)損傷識別理論的基礎(chǔ)之上,收集國內(nèi)外橋梁結(jié)構(gòu)損傷乃至倒塌的工程實際案例材料,對目前應(yīng)用于工程實際中的損傷識別方法進行歸納,總結(jié)出各個方法的優(yōu)缺點。另外,本文提出一種橋梁結(jié)構(gòu)分步識別技術(shù)對簡支梁橋、拱橋吊桿的損傷位置及損傷程度進行了有效識別,驗證了該技術(shù)的可行性及有效性。本文基于橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法,對橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷的位置及損傷程度進行有效識別。本文共分為四章。第一章緒論,首先介紹了對橋梁結(jié)構(gòu)進行損傷識別研究背景及意義。然后介紹了目前國內(nèi)外對于損傷識別的研究現(xiàn)狀,最后對本論文的研究工作做了概述。第二章介紹了依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行損傷識別的理論,如何對通過有限元軟件獲取的結(jié)構(gòu)動力特性數(shù)據(jù)進行理論計算,提煉出用于對結(jié)構(gòu)損傷識別的敏感參數(shù)指標。同時選取合適的動力參數(shù)作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入樣本進行網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練。第三章介紹了依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)固有頻率、振型及節(jié)點豎向位移值,對這些動力參數(shù)進行理論推導(dǎo),得到頻率差、振型差、位移差曲率等損傷指標。同時將該三項指標應(yīng)用到簡支梁橋及下承式拱橋吊桿損傷損傷中。結(jié)果表明,依據(jù)結(jié)構(gòu)位移差曲率這一損傷指標能夠?qū)Y(jié)構(gòu)發(fā)生損傷的位置進行精準識別,但對結(jié)構(gòu)發(fā)生的損傷程度無法定量判斷。第四章介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理,提出橋梁分步損傷識別技術(shù)。首先依據(jù)節(jié)點位移差曲率這一損傷指標對結(jié)構(gòu)進行損傷定位,然后運用MATLAB軟件建立一三層BP神經(jīng)網(wǎng)路對結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷程度進行識別,以結(jié)構(gòu)位移差曲率作為網(wǎng)絡(luò)的輸入向量,結(jié)果表明經(jīng)過訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)對吊桿損傷位置的損傷程度做出了有效識別。
【學(xué)位單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U441
【部分圖文】：

圖 2-1 結(jié)構(gòu)開口裂縫抗彎剛度示意圖吸裂縫當橋梁受到疲勞荷載作用時，會引起梁的呼吸裂縫。有些裂縫會在作用下象，這種裂縫稱為呼吸裂縫。當有荷載作用時，裂縫會展開。當荷載作用消又會閉合。這種呼吸裂縫的行為我們可以用在荷載作用過程中彈性剛度從渡到受壓狀態(tài)來進行模擬。J Prawin[53]等應(yīng)用一種新的無基線算法，使用奇異譜分析進行呼吸裂縫檢用奇異頻譜分析的主要優(yōu)點是它能夠可靠地提取隱藏在具有呼吸裂縫的噪聲分量中的非線性諧波和互調(diào)分量。提出了一種基于奇異譜分析的新型指標利用響應(yīng)中的非線性諧波和互調(diào)。進行了數(shù)值模擬研究，以評估所診斷算法，并在后來補充實驗研究，以證明其實際應(yīng)用。轉(zhuǎn)彈簧模型當結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷時，引起裂縫兩端節(jié)點的轉(zhuǎn)角不相等，可以用一個集中扭擬損傷，如下圖 2-2。

圖 2-1 結(jié)構(gòu)開口裂縫抗彎剛度示意圖縫梁受到疲勞荷載作用時，會引起梁的呼吸裂縫。有些裂縫會在種裂縫稱為呼吸裂縫。當有荷載作用時，裂縫會展開。當荷閉合。這種呼吸裂縫的行為我們可以用在荷載作用過程中彈性受壓狀態(tài)來進行模擬。win[53]等應(yīng)用一種新的無基線算法，使用奇異譜分析進行呼吸異頻譜分析的主要優(yōu)點是它能夠可靠地提取隱藏在具有呼吸分量中的非線性諧波和互調(diào)分量。提出了一種基于奇異譜分析標利用響應(yīng)中的非線性諧波和互調(diào)。進行了數(shù)值模擬研究，以算法，并在后來補充實驗研究，以證明其實際應(yīng)用�；赡Ｐ蜆�(gòu)發(fā)生損傷時，引起裂縫兩端節(jié)點的轉(zhuǎn)角不相等，可以用一個傷，如下圖 2-2。

從上述公式中我們可以得到，當結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷時，結(jié)構(gòu)剛度減小，曲率當梁受到外部荷載作用發(fā)生彎曲時，梁的平面曲線的曲率計算公式為：''3'21(1 )yKy y 為梁受到外部影響發(fā)生變形后的位移，由此得到，梁的變形曲率是位移并且有與之相對應(yīng)的固有曲率分布狀態(tài)，這種與結(jié)構(gòu)位移模態(tài)相對應(yīng)的固狀態(tài)我們稱之為固有曲率模態(tài)振型。它與結(jié)構(gòu)所處環(huán)境、外部荷載、初始有任何關(guān)聯(lián)，是振動結(jié)構(gòu)的固有物理性質(zhì)，具有正交性和疊加性。（2-10）代入式（2-11）中，得到：''MyEI 由公式（2-11）可知，曲率與結(jié)構(gòu)抗彎剛度存在函數(shù)關(guān)系，他與結(jié)構(gòu)的抗比。當結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷時，由此導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在損傷點處抗彎剛度下降，曲率反而根據(jù)曲率函數(shù)的變化大致可判斷出發(fā)生損傷所在的位置。支梁的豎向振動，如下 2-3 圖所示：
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本文編號：2879111