桥梁健康监测中的传感器优化布置研究

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要为了避免或减少桥梁在运营期间由于各种原因出现损伤破坏而造成的损失，必须对桥梁结构采取有效的监测手段，因此桥梁健康监测也就逐渐受到各界的关注。本文首先介绍了桥梁健康监测的基本内容和组成部分，对一些基本概念做出了注解，然后介绍了现有监测系统中存在的问题，把健康监测系统中的传感器优化问题作为本文的研究重点，通过对现有传感器优化准则和方法以及现有损伤识别方法的总结，以结构性态监测和结构损伤监测这两个目的分别研究了传感器的优化布置，具体研究工作如下：在以结构性态监测为目的的传感

2、器优化布置研究中，大量的工作都集中在斜拉桥以及悬索桥等桥型中，针对拱桥的研究较少，本文以沈阳的一座钢管混凝土拱桥为工程背景，研究了传感器优化布置在钢管混凝土拱桥中的应用，针对不同结构性态参数的监测设计了不同的优化目标函数，在方法的选用上，把局部寻优算法中的序列法和遗传算法针对同一优化目标函数进行比较，得出遗传算法适合应用于桥梁健康监测系统中的传感器优化布置。然后通过数值模型的建立与分析，应用遗传算法完成该桥桥面板和拱肋这两个重要构件上的传感器优化布置。基于损伤可监测性的传感器优化布置直接以结构的

3、损伤识别为目的，与基于性态监测为目的的布置不同，通过传感器的优化布置能获取更多的结构损伤信息，来完成结构的损伤识别，本文以一桁架桥为例，通过对其振型灵敏度矩阵的分析，得出含损伤信息最多的传感器优化布置方案，然后在此基础上，提出损伤识别的两阶段方法，首先利用MDLAC准则进行损伤单元的初步定位，然后通过结构损伤控制方程的建立来识别损伤程度。关键词：桥梁；健康监测；传感器优化；损伤识别桥梁健康监测中的传感器优化布置研究TheReseaehofOptimalSensorPlacementforHeal

4、thMonitoringofBddgeAbstractInordertoavoidorreducethelosscausedbydamagesandfailuresowingtovariousCaIISeduringthebridge’Sserviceperiod,itisnecessarytoeffectivelymonitorthebridges．ThereforemoreattentionisbeingdrawntOthehealthmonitoringofbridgegradually．

5、Inthispaper,thebridgehealthmonitoringsystemisintroduced，mcludmgitsbasicconcept；andthentheproblemsaboutthehealthmonitoringsystemalepresented．Theoptimalsensorplacementinthebridgehealthmonitoringsystemistakenastheimportantpartinthistext．Throughgeneraliz

6、ingtheexisting,鲫zL．qoroptimumeriterious，optimummethodsanddamageidentificationmethods,thepropertiesofstllleturesmonitoringandthedamageofstructuralmonitoringarcselectedasoptimumobjeettostudythesensorsplacementoptimization．Thespecificworksarelistas；Inth

7、eresearchesofsensorsoptimalplacementbytheaimofpropertiesofstructuresmonitoring，alargenumberofworkisconcentratedoncable-stayedbridgeandsuspensionbridge，theresearchesaboutarchbridgeareless．Inthisarticle，asteelarchbridgeinshenyangisused,theapplicationso

8、fsensorsoptimalpheement011steelarchbridgearestudied．Differenttargetfunctionsaredesignedfordifferentpropertiesofstructures．Throughcomparingserialmethodsandgeneticalgorithmsforonetargetfunction,theconclusionthatthegeneticalgorithmsismoresuitableforsens