【摘要】：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是土木工程領(lǐng)域的當(dāng)前熱點研究方向，健康監(jiān)測領(lǐng)域經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是傳感器的安裝以及數(shù)據(jù)的采集，此階段現(xiàn)在已處于成熟階段；第二階段是健康監(jiān)測數(shù)據(jù)的合理利用。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)在長期的運營中，積累了海量的數(shù)據(jù)，如何有效地分析這些數(shù)據(jù)，為橋梁結(jié)構(gòu)的性能評估與預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)，是健康監(jiān)測領(lǐng)域的關(guān)鍵問題之一，也是當(dāng)前迫切需要解決的問題之一。本文以貝葉斯修正和預(yù)測理論為基礎(chǔ)，基于橋梁結(jié)構(gòu)的驗證荷載試驗和健康監(jiān)測數(shù)據(jù)，對橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件及體系可靠性的修正與預(yù)測進行了系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容包括： (1)研究了基于驗證荷載信息和抗力退化模型的橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠性修正方法。結(jié)合確定性與隨機性的荷載歷史信息，考慮結(jié)構(gòu)抗力的退化模型，采用截尾分布法和Bayes方法，得到了驗證荷載信息以及抗力退化模型對橋梁構(gòu)件可靠性的影響規(guī)律。 (2)提出了基于貝葉斯動態(tài)線性模型的橋梁構(gòu)件可靠性預(yù)測方法。采用健康監(jiān)測數(shù)據(jù)，分別針對一次多項式回歸模型、AR(1)模型和ARMA(1,1)模型，建立了相應(yīng)的貝葉斯動態(tài)線性模型，研究了模型監(jiān)控機制�？紤]貝葉斯動態(tài)線性模型的多樣性，建立了監(jiān)測數(shù)據(jù)的混合貝葉斯動態(tài)線性模型；基于所建立的單一及混合貝葉斯動態(tài)線性模型，采用一次二階矩方法，對橋梁構(gòu)件可靠性進行了預(yù)測分析。 (3)提出了基于貝葉斯動態(tài)非線性模型的橋梁構(gòu)件可靠性預(yù)測方法。采用健康監(jiān)測數(shù)據(jù)，分別詳細建立了基于二次多項式函數(shù)和三次多項式函數(shù)的貝葉斯動態(tài)非線性模型，并提出了兩種近似處理貝葉斯動態(tài)非線性模型的方法：其一，通過泰勒級數(shù)展開技術(shù)，將貝葉斯動態(tài)非線性模型近似轉(zhuǎn)化為貝葉斯動態(tài)線性模型，并建立了相對應(yīng)的模型監(jiān)控機制；其二，直接通過馬爾科夫鏈蒙特卡洛模擬(MCMC)實現(xiàn)。基于所建立的貝葉斯動態(tài)非線性模型，結(jié)合一次二階矩方法，，對橋梁構(gòu)件可靠性進行了預(yù)測分析。 (4)提出了基于混合高斯粒子濾波器的橋梁構(gòu)件可靠性在線實時預(yù)測方法。建立了基于健康監(jiān)測數(shù)據(jù)的動態(tài)模型，引入混合高斯粒子濾波器，基于粒子濾波方法和動態(tài)模型，對狀態(tài)變量的分布參數(shù)和監(jiān)測值的一步向前預(yù)測分布參數(shù)進行了預(yù)測。提出了混合高斯粒子濾波方法重采樣技術(shù)，解決了粒子模擬退化的問題。結(jié)合一次二階矩方法，對橋梁構(gòu)件可靠性進行了預(yù)測分析。 (5)研究了基于驗證荷載效應(yīng)和健康監(jiān)測信息的橋梁結(jié)構(gòu)體系可靠性在線實時預(yù)測方法。采用MIDAS軟件模擬構(gòu)件驗證荷載效應(yīng)，通過構(gòu)件驗證荷載效應(yīng)修正構(gòu)件的應(yīng)力限值（廣義抗力）分布，建立了基于健康監(jiān)測數(shù)據(jù)（荷載效應(yīng)）的混合高斯粒子濾波器，基于修正的應(yīng)力限值分布和荷載效應(yīng)的混合高斯粒子濾波器，實現(xiàn)了橋梁構(gòu)件的可靠性修正與預(yù)測，采用結(jié)構(gòu)體系可靠度方法，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)體系的可靠性預(yù)測。以天津富民橋（單塔空間索面自錨式懸索橋）為工程應(yīng)用背景，驗證了所提理論與方法的正確性和適用性。
【圖文】：

圖 1-1 浙江上虞立交橋引橋倒塌Fig.1-1 Collapsed approach span ofZhejiang Shangyu overpass bridge圖 1-2 哈爾濱陽明灘大橋引橋坍塌Fig.1-2 Collapsed approach span of HarbinYangmingtan bridge大型橋梁結(jié)構(gòu)是國家或地區(qū)的交通命脈，耗資巨大，一旦發(fā)生橋梁坍塌事故，將造成重大的人身傷亡和巨大的經(jīng)濟損失。為了及時掌握大型橋梁的性能退化情況，防止突發(fā)性坍塌事故的發(fā)生，應(yīng)用科學(xué)的方法對大型橋梁進

圖 1-1 浙江上虞立交橋引橋倒塌Fig.1-1 Collapsed approach span ofZhejiang Shangyu overpass bridge圖 1-2 哈爾濱陽明灘大橋引橋坍塌Fig.1-2 Collapsed approach span of HarbinYangmingtan bridge大型橋梁結(jié)構(gòu)是國家或地區(qū)的交通命脈，耗資巨大，一旦發(fā)生橋梁坍塌事故，將造成重大的人身傷亡和巨大的經(jīng)濟損失。為了及時掌握大型橋梁的性能退化情況，防止突發(fā)性坍塌事故的發(fā)生，應(yīng)用科學(xué)的方法對大型橋梁進
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U446

【參考文獻】

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本文編號：2573932