近年來國內的基礎設施建設日益完善,特別是橋梁建設取得了舉世矚目的成就,橋梁結構正朝著跨徑更長、構造更復雜的方向高速發(fā)展,隨之也對結構的安全性提出了更高的要求,其中進行高精度的結構損傷識別是重中之重。當前在結構損傷識別領域,許多學者發(fā)展出了卓有成效的理論方法和計算模型,而利用廣義卡爾曼濾波進行物理參數識別,憑借著最能直觀地反映結構狀態(tài)特性的優(yōu)勢,已成為研究剪切型建筑損傷識別的重要方法,但是將其應用于橋梁損傷識別領域的理論基礎仍相對薄弱,因此本文基于廣義卡爾曼濾波圍繞了三類方法來進行橋梁物理參數識別,獲得了損傷識別信息:（1）進行了橋梁整體參數識別法下梁式橋梁結構狀態(tài)方程和觀測方程的推導過程,借助算例具體分析出此方法對阻尼不敏感,將橋梁的質量和剛度作為待識別參數,當外加激勵為規(guī)律性強的簡諧荷載和毫無規(guī)律的實際地震波,橋梁整體參數識別法都表現出了高抗噪性、穩(wěn)定性和精確度,但識別速度和初值選擇存在顯著差異;自由度的增加和損傷的存在不會造成識別精度的顯著降低,剛度參數可以作為判定結構發(fā)生損傷的有效參數;除了高斯白噪聲,疊加非高斯t函數噪聲會讓物理識別精度降低但精度始終穩(wěn)定在一定范圍內,適用于需要... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：108 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

密西西比河大橋的健康監(jiān)測需求更為緊迫

械鬧刂兄?�。赖Z凵希??座按規(guī)設計、按圖施工的橋梁，如果在建成后其實際狀態(tài)與設計時預估狀態(tài)基本相同，則可以認為橋梁的健康是處于安全可靠狀態(tài)的。然而，橋梁結構在真實的工作環(huán)境中，會受到車輛荷載、風荷載、溫度應力以及環(huán)境侵蝕、材料老化等因素的影響，從而不可避免地出現一定水平上的損傷或功能退化，如果不及時發(fā)現安全隱患并加以干預處理，當損傷累積到臨界值，勢必會對橋梁結構的安全性、耐久性造成負面影響，極端情形下甚至會導致特大安全事故。二十一世紀以來，國內外的大橋倒塌事故頻發(fā)，如2012年8月24日（圖1.1）哈爾濱陽明灘大橋發(fā)生了嚴重的垮塌事故，通車不足一年便造成3死5傷的巨大生命財產安全損失；2007年8月1日（圖1.2）美國密西西比河大橋在交通尖峰時間突然崩塌，事故造成超過60輛以上的車輛及其駕駛、乘客以及數名結構技師隨著崩塌的橋面跌落河中或河岸……血淋淋的教訓，敲響了生命的警鐘。圖1.1：哈爾濱陽明灘大橋圖1.2：密西西比河大橋事實證明，相較于建筑結構，橋梁結構的健康監(jiān)測需求更為緊迫。正常情形下，建筑結構受工作荷載和環(huán)境作用是較為確定的，在設計時按照設計使用年限而選擇合適的材料和相應的構造，且建造時通過提高質量、綠色建造等措施，能基本保證建成結構在使用年限內使用功能正常且不需很多維護。然而橋梁結構的工作環(huán)境常常更為復雜，有時甚至主要工作荷載都會發(fā)生改變。橋梁結構在服役期間，一方面由于受到地震作用、車輛、船只的撞擊或是環(huán)境的惡劣作用，橋墩可能遭受較大的損傷，需要及時對其進行修復，延長橋梁的使用壽命；另一方面，隨著交通量的不斷增加，行車密度及車輛載重越來越大，橋墩負荷日趨加重，其剛度、強度或延性等可能不再滿足現行規(guī)范的要求，

1 1 1 1 1 1 11 1 1(t / t ) [I K(t ) (t )] (t / t )[I K(t ) (t )]K(t ) (t ) K (t )Ti i i i i i i iTi i iP H P HR (2.41) 由此得到了誤差協(xié)方差矩陣的濾波方程。 經過一系列數學運算[35]，目標是使得誤差協(xié)方差矩陣取最小值，能夠推導出增益矩陣 K(ti)的計算公式： 11 1 1 1 1 1 1(t ) P(t / t ) H (t )[H(t ) P(t / t ) H (t ) (t )]T Ti i i i i i i i iK R (2.42) 利用式（2.40）可以進一步簡化誤差協(xié)方差矩陣的濾波方程（2.39）： 1 1 1 1 1(t / t ) [I K(t ) H(t )] (t / t )i i i i i iP P (2.43) 至此，線性離散系統(tǒng)的卡爾曼濾波可以由以下五個基本方程的循環(huán)過程完成：


本文編號：3073933