地震作用下非线性隔震连续梁桥参数识别

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1、广州大学硕士学位论文地震作用下非线性隔震连续梁桥参数识别专业：建筑与土木工程硕士生：李明祥指导老师：徐丽摘要隔震连续梁桥通过在桥墩上设置减隔震装置，尽可能的将桥梁的上部结构与可能引起破坏地震地面运动或支座的运动分离开来，从而减少了传统连续梁桥在地震作用上部结构受损的问题，在当前的工程项目中得到了广泛的应用。基于适宜的隔震桥梁力学模型，对隔震桥梁的物理参数进行在线实时识别，及时呈现隔震桥梁当前性能状态，对进行桥梁安全评估和维修决策，进而保障生命线工程的安全具有重要的意义。本文在综合对比分析隔震连续梁桥简化方法，以及各种支座和桥墩非线性力学模型基础上，采

2、用单墩隔震梁桥简化为两质点模型的方法，选取考虑橡胶支座特性的bouc-wen模型作为支座迟滞非线性模型，经典bouc-wen模型作为桥墩弹塑性力学模型，建立了隔震连续梁桥的非线性分析模型；基于适合在线识别的扩展卡尔曼滤波识别算法，从隔震连续梁桥的子结构方法从发，逐步从隔震支座单自由度bouc-wen迟滞非线性模型，桥墩单自由度bouc-wen模型，隔震连续梁桥单墩模型到两跨隔震连续梁模型，运用扩展卡尔曼滤波算法实现了在线递归的实时参数识别；并应用自适应性扩展卡尔曼滤波识别算法进行了非线性隔震桥梁的时变参数识别研究，对隔震支座单自由度迟滞bouc-we

3、n模型和单墩隔震桥梁模型，分别考查了单时变参数和多时变参数的识别情况。得到的主要结论如下：（1）采用单墩隔震梁桥简化为两质点的模型方法，由考虑橡胶支座特性的bouc-wen模型作为支座迟滞非线性模型，经典bouc-wen模型作为桥墩弹塑性力学模型，可以正确表述隔震连续梁桥在地震作用下的力学行为。（2）隔震连续梁桥墩的弹塑性恢复力模型，相比采用折线形的恢复力模型，采用经典的bouc-wen曲线模型不仅能反应RC墩的恢复力模型实时变化特点，还更适合结构物理参数的时域在线识别应用。I地震作用下非线性隔震连续梁桥参数识别（3）无论是单自由度隔震支座bouc-

4、wen模型，桥墩单自由度bouc-wen模型，隔震连续梁桥单墩模型还是两跨隔震连续梁模型，扩展卡尔曼滤波方法都可在已知外激励和加速度响应信息时，识别出非线性结构的各项参数以及结构位移和速度响应。识别速度快，基本不受外激励和噪声影响。物理参数的识别精度和速度均低于模型参数；随着识别参数的增多，识别精度略有降低。对于绝对值过小的参数，容易受到有互相关关系的参数的影响，识别波动结果较大。（4）对于结构参数发生突变的非线性隔震桥梁，通过对隔震支座单自由度迟滞bouc-wen模型和单墩隔震桥梁模型进行单时变参数和多时变参数的自适应性扩展卡尔曼滤波识别，发现自适

5、应性扩展卡尔曼滤波算法对于待识别时变参数的数量和不同物理量组合不敏感，均能准确有效地进行参数的追踪和识别。AEKF的这种追踪和识别能力对于非线性隔震桥梁结构的在线监测和损伤诊断具有实际意义。关键词：隔震；连续梁桥；非线性；参数识别；时变参数II广州大学硕士学位论文ParameterIdentificationofNonlinearIsolatedContinuousBeamBridgeunderEarthquakeActionMajor:ArchitectureandCivilEngineeringName:MingxiangLiSupervisor

6、:LiXuAbstractTheisolationcontinuousbeambridgeseparatesthesuperstructureofthebridgefromthemotionofthegroundmotionorsupportwhichmaycausedamagetotheearthquakebyinstallinganisolationdeviceonthepierasfaraspossible,thus,thetraditionalcontinuousbeambridgehasbeenwidelyusedinthecurrente

7、ngineeringprojectsbecauseitcanreducethedamageofthesuperstructureunderearthquakeaction.Asuitablemechanicalmodelofisolatedbridgeisusedtoidentifythephysicalparametersoftheisolatedbridgeinrealtimeandpresentthecurrentperformancestateoftheisolatedbridge.Itisofgreatsignificancetothesa

8、fetyassessmentandmaintenancedecisionofthebridgeandthes