本文關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中安全評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的差錯(cuò)控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《重慶大學(xué)》 2007年

橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中安全評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的差錯(cuò)控制研究

胡順仁  

【摘要】： 橋梁結(jié)構(gòu)的安全問(wèn)題一直都被學(xué)術(shù)界和工程界高度重視,而結(jié)合信息技術(shù)和力學(xué)理論的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù),由于能實(shí)時(shí)在線診斷橋梁結(jié)構(gòu)的早期故障、及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的事故先兆,成為了替代傳統(tǒng)的橋梁現(xiàn)場(chǎng)人工荷載試驗(yàn)方法的一個(gè)理想手段。迄今為止,橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)都圍繞信息獲取與安全評(píng)價(jià)兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)開(kāi)展研究,并取得了一些進(jìn)展。但是,由于系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)在采集、傳輸過(guò)程中受諸多因素影響,橋梁的復(fù)雜性和橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的復(fù)雜性使得原始數(shù)據(jù)不可避免地會(huì)產(chǎn)生失真與變異,最終將導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生錯(cuò)誤的診斷結(jié)果,系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的可靠性就成為橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。原始數(shù)據(jù)的可靠性問(wèn)題由于涉及到信息技術(shù)與結(jié)構(gòu)工程兩大學(xué)科領(lǐng)域,且是兩大學(xué)科交叉上的薄弱點(diǎn),因此,它成了當(dāng)前制約橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。 針對(duì)這一問(wèn)題,本文結(jié)合國(guó)家科技部863項(xiàng)目(2006AA04Z433)和國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃引導(dǎo)項(xiàng)目(2002BA105C),在深入分析橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)失真的表現(xiàn)形式和特點(diǎn)基礎(chǔ)上,引入數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的差錯(cuò)控制思想和概念,完成了以下幾方面研究: ①以混凝土斜拉橋和連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)榇?詳盡分析橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要影響因素,以此建立橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的響應(yīng)函數(shù),從而揭示了橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)失真表現(xiàn)形式和基本特點(diǎn),并形式化描述和說(shuō)明了單點(diǎn)數(shù)據(jù)失真和連續(xù)數(shù)據(jù)段失真兩種基本數(shù)據(jù)失真形式,探討了橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)失真問(wèn)題復(fù)雜性的原因; ②針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)失真問(wèn)題在信息獲取環(huán)節(jié)、安全評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)孤立處理的現(xiàn)狀,引入數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域數(shù)據(jù)差錯(cuò)控制的基本思想,分析其差錯(cuò)控制的內(nèi)涵和機(jī)制,由此而建立橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)差錯(cuò)控制理論基礎(chǔ),構(gòu)造差錯(cuò)控制的檢錯(cuò)模型和糾錯(cuò)模型,及橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)幾個(gè)單元的差錯(cuò)控制機(jī)制; ③數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性是橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中差錯(cuò)控制技術(shù)研究的基礎(chǔ),從橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)出發(fā),分析了橋梁結(jié)構(gòu)測(cè)量點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性,給出了橋梁結(jié)構(gòu)測(cè)量點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)定義及關(guān)聯(lián)的幾種表現(xiàn)形式,并結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘理論和信號(hào)與系統(tǒng)相關(guān)理論,建立了關(guān)聯(lián)度模型來(lái)定量描述橋梁結(jié)構(gòu)測(cè)量點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)特性; ④以橋梁結(jié)構(gòu)測(cè)量點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性為基礎(chǔ),針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安全環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)失真的兩種表現(xiàn)形式——單點(diǎn)數(shù)據(jù)失真和連續(xù)失真數(shù)據(jù)段,結(jié)合信息學(xué)科中數(shù)據(jù)信號(hào)處理在數(shù)據(jù)失真識(shí)別上已經(jīng)取的成果,根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的失真的特點(diǎn),提出了實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中安全評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)差錯(cuò)控制的方法:a.基于關(guān)聯(lián)穩(wěn)態(tài)模型方法和數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)方法來(lái)識(shí)別單點(diǎn)失真數(shù)據(jù),和基于關(guān)聯(lián)度模型來(lái)識(shí)別連續(xù)失真數(shù)據(jù)段的方法;b.基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和基于趨勢(shì)曲線來(lái)恢復(fù)失真數(shù)據(jù)的方法; 最后,根據(jù)本課題取得的研究理論成果制定了差錯(cuò)控制軟件體系和軟件流程,開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的軟件系統(tǒng),并以重慶馬桑溪長(zhǎng)江大橋橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等實(shí)際系統(tǒng)為對(duì)象進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,對(duì)軟件差錯(cuò)控制的效果進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。 結(jié)果表明:將數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的差錯(cuò)控制思想引入橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),從系統(tǒng)高度建立橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的差錯(cuò)控制理論,有望全面解決系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)失真問(wèn)題,提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性;結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘和信號(hào)與系統(tǒng)理論建立的關(guān)聯(lián)度模型,為后續(xù)差錯(cuò)控制分析奠定了基礎(chǔ);針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安全環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)失真特點(diǎn),提出的基于數(shù)據(jù)變化率、主成分分析、關(guān)聯(lián)度模型、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線等方法,有效地解決了安全環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)失真識(shí)別和恢復(fù)問(wèn)題,并在實(shí)橋的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中取得了較為成功的實(shí)踐效果。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類(lèi)號(hào)】：U446
【目錄】：

中文摘要3-5

英文摘要5-10

1 緒論10-28

1.1 橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的重要性10-16

1.1.1 橋梁結(jié)構(gòu)安全的重要性10-12

1.1.2 橋梁結(jié)構(gòu)安全的傳統(tǒng)檢測(cè)方法及規(guī)范12-14

1.1.3 橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展14-16

1.2 橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)失真問(wèn)題16-18

1.2.1 數(shù)據(jù)失真問(wèn)題的提出16-17

1.2.2 數(shù)據(jù)失真的特點(diǎn)17-18

1.3 數(shù)據(jù)失真問(wèn)題研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀18-25

1.3.1 橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)領(lǐng)域18-20

1.3.2 其他相關(guān)領(lǐng)域20-25

1.4 本課題研究的重要意義與研究?jī)?nèi)容25-27

1.4.1 本課題研究的重要意義25-26

1.4.2 本課題的研究?jī)?nèi)容26-27

1.5 本章小結(jié)27-28

2 橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)失真問(wèn)題研究28-50

2.1 引言28

2.2 典型橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)分析28-37

2.2.1 兩類(lèi)有代表性的橋梁28-30

2.2.2 橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要影響因素分析30-36

2.2.3 橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的響應(yīng)函數(shù)36-37

2.3 數(shù)據(jù)失真的分類(lèi)與表現(xiàn)形式37-44

2.3.1 單點(diǎn)失真數(shù)據(jù)37-40

2.3.2 連續(xù)失真數(shù)據(jù)段40-44

2.4 數(shù)據(jù)失真問(wèn)題復(fù)雜性分析44-47

2.4.1 復(fù)雜性表現(xiàn)形式44-46

2.4.2 復(fù)雜性原因分析46-47

2.5 安全評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)失真問(wèn)題研究的重要性47-48

2.6 本章小結(jié)48-50

3 橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)差錯(cuò)控制的理論基礎(chǔ)50-60

3.1 引言50

3.2 數(shù)字通信中差錯(cuò)控制思想內(nèi)涵50-53

3.2.1 差錯(cuò)控制基本思想50-51

3.2.2 差錯(cuò)控制方法51-53

3.3 橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的差錯(cuò)控制思想和模型53-55

3.3.1 基本思想53-55

3.3.2 橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的差錯(cuò)控制模型55

3.4 橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的差錯(cuò)控制機(jī)制55-58

3.4.1 信息獲取環(huán)節(jié)56-57

3.4.2 安全評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)57-58

3.5 本章小結(jié)58-60

4 橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)差錯(cuò)控制的的關(guān)聯(lián)分析研究60-70

4.1 引言60

4.2 橋梁結(jié)構(gòu)測(cè)量點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)性60-63

4.2.1 關(guān)聯(lián)的含義60-61

4.2.2 關(guān)聯(lián)的表現(xiàn)形式61-63

4.3 數(shù)據(jù)挖掘中的相似尺度63-65

4.4 信號(hào)系統(tǒng)的信號(hào)相關(guān)分析理論65-66

4.5 橋梁結(jié)構(gòu)測(cè)量點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)性度量66-68

4.5.1 關(guān)聯(lián)度模型66

4.5.2 關(guān)聯(lián)度模型的屬性66-68

4.6 本章小結(jié)68-70

5 橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)差錯(cuò)控制的檢錯(cuò)技術(shù)研究70-88

5.1 引言70

5.2 前提條件70

5.3 單點(diǎn)數(shù)據(jù)失真識(shí)別70-82

5.3.1 常見(jiàn)單點(diǎn)失真數(shù)據(jù)識(shí)別方法71-72

5.3.2 關(guān)聯(lián)穩(wěn)態(tài)模型方法理論72-77

5.3.3 單點(diǎn)失真數(shù)據(jù)識(shí)別算法77-82

5.4 連續(xù)失真數(shù)據(jù)段識(shí)別82-87

5.4.1 常見(jiàn)識(shí)別連續(xù)失真數(shù)據(jù)段的方法83-84

5.4.2 連續(xù)失真數(shù)據(jù)段算法84-87

5.5 本章小結(jié)87-88

6 橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)差錯(cuò)控制的糾錯(cuò)技術(shù)研究88-104

6.1 引言88

6.2 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)88-93

6.2.1 函數(shù)逼近能力與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型88-92

6.2.2 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法92-93

6.3 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)失真數(shù)據(jù)93-96

6.3.1 基本思想93

6.3.2 算法分析93-96

6.3.3 優(yōu)缺點(diǎn)分析96

6.4 趨勢(shì)曲線恢復(fù)失真數(shù)據(jù)96-103

6.4.1 基本思想96-97

6.4.2 算法分析97-102

6.4.3 優(yōu)缺點(diǎn)分析102-103

6.5 本章小結(jié)103-104

7 差錯(cuò)控制軟件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用104-120

7.1 軟件開(kāi)發(fā)104-107

7.1.1 軟件體系結(jié)構(gòu)104

7.1.2 軟件流程104-106

7.1.3 軟件的功能實(shí)現(xiàn)106-107

7.2 軟件應(yīng)用107-118

7.2.1 重慶馬桑溪長(zhǎng)江大橋概況107-108

7.2.2 馬桑溪長(zhǎng)江大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)108-115

7.2.3 差錯(cuò)控制結(jié)果分析115-118

7.3 本章小結(jié)118-120

8 總結(jié)和展望120-122

8.1 總結(jié)120-121

8.2 進(jìn)一步的工作121-122

致謝122-124

參考文獻(xiàn)124-134

附錄134-135

A. 發(fā)表的論文134-135

B. 參加的科研工作135

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3 本報(bào)駐加拿大記者 杜華斌;[N];科技日?qǐng)?bào);2009年

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7 通訊員 吳永清　劉海明 本報(bào)記者 吳晉娜;[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

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9 燕文;[N];宜興日?qǐng)?bào);2010年

10 本報(bào)記者 張廣彬;[N];計(jì)算機(jī)世界;2002年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 胡順仁;橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中安全評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的差錯(cuò)控制研究[D];重慶大學(xué);2007年

2 王常峰;橋梁結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)研究（支座摩擦·限位裝置·基礎(chǔ)非線性）[D];蘭州交通大學(xué);2010年

3 張明亮;基于貝葉斯理論的材料非線性橋梁結(jié)構(gòu)模型修正與損傷識(shí)別[D];吉林大學(xué);2011年

4 李廣慧;高速公路橋梁結(jié)構(gòu)體系可靠性評(píng)估[D];中國(guó)地震局地球物理研究所;2005年

5 王若林;橋梁實(shí)時(shí)在線檢測(cè)與健康監(jiān)測(cè)若干問(wèn)題研究[D];武漢大學(xué);2005年

6 張曉;基于存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

7 賈紅梅;客運(yùn)專(zhuān)線圓端形橋墩的抗震性能研究[D];北京交通大學(xué);2008年

8 劉雨青;橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別與應(yīng)用研究[D];武漢理工大學(xué);2005年

9 藍(lán)章禮;橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲�。豪碚摵头椒ㄑ芯縖D];重慶大學(xué);2008年

10 蔣華;基于靜力測(cè)試數(shù)據(jù)的橋梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別與評(píng)定理論研究[D];西南交通大學(xué);2005年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 喻澤飛;車(chē)輛荷載與橋梁結(jié)構(gòu)耦合作用特性的有限元仿真分析[D];長(zhǎng)安大學(xué);2010年

2 俞順;基于模型修正及體系可靠度的橋梁結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)[D];鄭州大學(xué);2010年

3 徐良;高速鐵路簡(jiǎn)支箱梁結(jié)構(gòu)噪聲的SEA方法[D];西南交通大學(xué);2011年

4 胡希冀;高速列車(chē)作用下橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能研究[D];太原理工大學(xué);2010年

5 周建龍;橋梁結(jié)構(gòu)渦激振動(dòng)及其控制[D];長(zhǎng)安大學(xué);2010年

6 龐鵬;提高橋梁結(jié)構(gòu)性能測(cè)評(píng)方法客觀性的探討與研究[D];重慶交通大學(xué);2010年

7 王永高;基于地震損傷的橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)分析[D];武漢理工大學(xué);2011年

8 杜松;基于振動(dòng)時(shí)程曲線橋梁結(jié)構(gòu)性能測(cè)試和評(píng)定方法研究[D];重慶交通大學(xué);2012年

9 劉翔;空心板簡(jiǎn)支梁橋地震非線性碰撞研究[D];鄭州大學(xué);2010年

10 方小華;城市軌道高架線橋梁結(jié)構(gòu)與噪聲輻射相關(guān)的振動(dòng)研究[D];北京交通大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中安全評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的差錯(cuò)控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：73180