基于静态测量数据的桥梁结构损伤识别研究

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1、华中科技大学博士学位论文基于静态测量数据的桥梁结构损伤识别研究姓名：陈孝珍申请学位级别：博士专业：工程力学指导教师：陈传尧;朱宏平20051102 摘要随着现代科学技术的迅速发展基础设施随着使用时间的增长高耸建筑大跨度桥梁结构不断涌现同时大量为确保人民生命许多土木工程结构进入了老化阶段财产安全需要快速有效地识别出工程结构可能发生损伤的部位和损伤大小及时掌握结构运营下的健康状况近年来结构安全性检测与健康监测的研究与应用已成为土由于静态测量数据测量精度高且容易获得木工程研究的前沿性课题之一因此研究基于静态测量数据的结构安全性评估具有重要的理论与应用价值本文在国家自然科学基金No.50378

2、041和教育部博士点基金(No.20030487016)的资助下研究了基于静态测量信息的结构损伤检测方法及其在复杂结构中的应用系统总结了近年来结构损伤识别的基本方法和一些研究思路的基础上在利用灰色系统理论对基于不完备的自由度测量信息条件下的结构损伤定位方法进行了进一步的深提出了基于静态测量位移的结构损伤定位方法由于损伤大小的识别最终可可利用遗传算法对测量信息不多的情况下的损本文在分析传统遗传算法在损伤识别的应用研究的基础入研究归结为参数识别的最优化问题因此伤进行迅速而又准确的识别上将模糊理论与遗传算法相结合对传统的遗传算法进行了改进发展了基于改进遗传算法的结构损伤识别方法本文具体的探索

3、性研究工作表现在如下几个方面提出了用于损伤定位的基于灰色相关性分析的静态位移曲率置信因子关性分析理论应用到结构的损伤识别中运用所提出的静态位移曲率置信因子实现了通过对梁两端固支桥梁的损伤定位将灰色相对梁板及大型复杂桥梁结构损伤的准确定位的数值研究得出基于静态测量数据的静态位移曲率置信因子对结构的局部损伤十分敏感通过该参数沿某一个方向的变化曲线就可以较为准确地判断结构沿该方向的损伤区域因此静态位移曲率置信因子的大小可以作为结构控制参量由于结构的曲率与结构的刚度存在着反比关系结构的曲率可以作为检测结构刚度变化的依据而结构发生损伤可以通过刚度变化表现出来这表明结构的损伤识别可以用静态位移曲率

4、的变化来判别在分析遗传算法特点的基础上借助模糊优选理论尤其是大型结构损伤因此定位的重要依据对传统的遗传算法进行了一I 系列的改进提出了基于模糊优选理论的改进遗传算法该方法采用并列选择方法形成了较为有效的优化求解途径从而提高了传统遗传算法的进化速度及其稳定性基于此实现了基于改进的遗传算法的结构损伤识别技术利用本文提出的方法进行了数值算例分析的单损伤及多损伤进行了识别同时运用其它的损伤定位方法对一并将识别结果与本文提出方法得到的结果进行了对比易行定位精度高分别对悬臂梁两端固支桥数值算例悬臂梁的损伤进行验证了本文所提出的了定位方法简单还运用本文提出的改进的多目标遗传算法对梁类结构板类结构及大

5、型桥梁结构数值算例进行了损伤大小的识别出的方法对大型结构的损伤识别是有效的由识别结果可知本文所提最后运用本文提出的损伤定位方法和损伤大小识别方法对河南信阳公路桥的损伤识别进行了研究通过对该桥损伤的数值研究结果表明本方所提出的损伤定位方提出的改进的多目标遗传算法收敛速同时运用现场实测的位移法对大型复杂结构的损伤定位也是十分准确的度快识别精度高适合于大型结构的损伤大小的识别吊杆索力等测量数据对信阳桥的损伤进行了识别为该桥的安全性评估提供了依据关键词损伤识别损伤定位大型复杂结构遗传算法模糊优化静态位移曲率置信因子II AbstractWiththerapiddevelopmentofmode

6、rnscienceandtechnology,moreandmorehigh-risebuildingsandlong-spanbridgeshavebeenbuiltanddeveloped.Atthesametime,manystructuresbecomeagingwiththegrowthinservicetime.Inordertoprotectthepeople’slifeandproperty,it’snecessarytodetectthepossibledamageareaanddamageextentefficientlyandholdthehealthystate

7、ofthestructure.Recently,theresearchofthestructuralhealthevaluationandmonitorisoneoftheforelandproblemsofthecivilengineeringarea.Thehealthevaluationtheorybasedonthestaticmeasureddatahasimportanttheoreticalandapplicantvaluesbe