長期健康監(jiān)測系統(tǒng)是當今大跨度橋梁不可或缺的組件之一,橋梁管理部門希望其能確定橋梁結(jié)構(gòu)當前的健康狀態(tài),并為橋梁的安全運營和維修決策等提供科學依據(jù)。然而,目前橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)所能夠?qū)崿F(xiàn)的功能與此預(yù)設(shè)目標相去甚遠,其根本原因在于:長期健康監(jiān)測數(shù)據(jù)與橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)之間呈現(xiàn)十分復雜的非線性關(guān)系,盡管目前積累了海量的監(jiān)測數(shù)據(jù),也難以建立監(jiān)測數(shù)據(jù)與橋梁結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)之間的對應(yīng)關(guān)系,從而難以通過監(jiān)測數(shù)據(jù)確定橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)。如何從海量的長期監(jiān)測數(shù)據(jù)提取對損傷敏感的數(shù)據(jù)特征、進而實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的損傷識別,是一個具有挑戰(zhàn)性的前沿課題。本文通過數(shù)值實驗獲得不同類型橋梁結(jié)構(gòu)在大量損傷工況下的監(jiān)測數(shù)據(jù),并基于機器學習算法提出了橋梁結(jié)構(gòu)的損傷識別方法,相比于傳統(tǒng)算法提高了損傷識別的靈敏度和精度。論文的主要研究內(nèi)容及成果如下:（1）基于平面梁和連續(xù)剛構(gòu)橋模型,建立了大量損傷工況下的模擬監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫不僅可以為論文后續(xù)的損傷識別方法研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),而且可以為結(jié)構(gòu)損傷識別領(lǐng)域的科研工作者提供數(shù)據(jù)支持,便于不同損傷識別方法的對比驗證。（2）針對現(xiàn)有損傷識別方法存在的抗噪聲能力差、難以適用于實際橋梁損傷識別的難題,探究... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

國外著名的連續(xù)剛構(gòu)橋：（a）Worm

國外著名的連續(xù)剛構(gòu)橋：（a）洛溪

華南理工大學博士學位論文41.1.2服役橋梁面臨的安全隱患橋梁是陸面交通運輸重要的咽喉和樞紐。橋梁服役過程中必須確保結(jié)構(gòu)安全，以便保證正常的交通運輸和人身財產(chǎn)安全。而橋梁結(jié)構(gòu)的損傷是結(jié)構(gòu)本身和人身財產(chǎn)安全的重要威脅。橋梁結(jié)構(gòu)存在先天設(shè)計損傷和施工時損傷，也存在長期重復荷載及環(huán)境災(zāi)害作用下橋體服役過程中新生的損傷。例如，橋梁直接暴露在大氣環(huán)境下，在溫度荷載、隨機車載和風載等復雜荷載作用下橋體容易因疲勞出現(xiàn)損傷；環(huán)境中受污染水源會腐蝕橋梁材料，導致結(jié)構(gòu)性能退化，承載能力下降，影響橋梁的正常使用，甚至危及橋梁的安全。因此，如何確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全運營是一個重要的研究課題，具有極大的社會效益、經(jīng)濟效益和科學意義[8,9]。在大跨度橋梁的興建和舊橋修復過程中，橋梁結(jié)構(gòu)存在的安全隱患逐漸暴露出來。據(jù)統(tǒng)計，歐美國家60萬余座橋梁中，占總數(shù)46%的橋梁存在著功能缺陷，且功能缺陷的橋梁當中約12萬座橋梁存在結(jié)構(gòu)缺陷[10]。如圖1-3所示，結(jié)構(gòu)缺陷直接威脅橋梁安全，容易導致橋梁坍塌事故。表1-2展示了國外橋梁重大的坍塌事故、事故原因以及所造成的損失。在美國，由于內(nèi)部缺陷導致橋梁失效占總數(shù)的13%，由于外部自然災(zāi)害導致橋梁失效占比63%，人為因素致使橋梁失效占比20%，其他原因占比4%[11]。（a）（b）（c）（d）圖1-3國外橋梁坍塌事故：（a）Kanauga吊橋坍塌（b）Hintze-Ribeiro大橋坍塌（c）美國明尼蘇達州一橋梁坍塌（d）密西西比河大橋坍塌

【參考文獻】：
期刊論文
[1]爆破振動誘發(fā)民房結(jié)構(gòu)損傷識別的隨機森林模型[J]. 方前程,商麗,商擁輝,宋譯.  爆炸與沖擊. 2017(06)
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[7]橋梁結(jié)構(gòu)劣化與損傷過程的多尺度分析方法及其應(yīng)用[J]. 李兆霞,王瀅,吳佰建,王春苗,陳志文.  固體力學學報. 2010(06)
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[10]南京三橋監(jiān)測系統(tǒng)在特大雪災(zāi)中的應(yīng)用[J]. 郭志明,張光偉,丁鴻志.  公路. 2010(08)

博士論文
[1]基于長期健康監(jiān)測的連續(xù)剛構(gòu)梁橋的性能分析與演化規(guī)律研究[D]. 李英華.華南理工大學 2012



本文編號：3223132