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　　【摘要】： 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)引起了國(guó)內(nèi)外眾多研究者的興趣,成為土木工程、防災(zāi)減災(zāi)工程研究的熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)近年來(lái)的努力,結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室走向了工程實(shí)踐。基于監(jiān)測(cè)信息的損傷信息提取、損傷識(shí)別與模型修正等研究方向成為健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的核心。本文主要圍繞橋梁監(jiān)測(cè)與檢測(cè)技術(shù)及橋梁安全評(píng)定做了如下的一些研究工作: 首先由設(shè)計(jì)資料建立了永和大橋的有限元模型,然后研究了基于靈敏度的模型修正技術(shù)。重點(diǎn)研究了直接搜索算法,指出了模式搜索算法由于搜索模式固定不變?cè)斐闪怂阉餍�率低下且容易收斂于不光滑的脊線。在其基礎(chǔ)上,對(duì)模式搜索算法做了改進(jìn),提出了自適應(yīng)模式搜索算法:利用在迭代過(guò)程中獲得的函數(shù)值信息在迭代的過(guò)程中不斷修正搜索模式,使得優(yōu)化過(guò)程獲得更快的收斂速度且收斂性更有所保證。 然后編制了“自適應(yīng)搜索算法”程序,對(duì)幾個(gè)常用的函數(shù)做了測(cè)試,并將該算法應(yīng)用于永和大橋的模型修正中。研究了該算法用于大型結(jié)構(gòu)模型修正的計(jì)算速度、收斂情況并與人工免疫算法作了對(duì)比。研究了永和大橋的頻率對(duì)一些重要參數(shù)的靈敏度。 分析了動(dòng)力子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),采用NExT法和特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)法對(duì)永和橋進(jìn)行了工作模態(tài)參數(shù)識(shí)別,并與頻域分解法的分析結(jié)果作了對(duì)比。在實(shí)測(cè)模態(tài)、基準(zhǔn)有限元模型及自適應(yīng)模式搜索算法的基礎(chǔ)上,研究了基于監(jiān)測(cè)信息的有限元模型實(shí)時(shí)修正,建立了用于健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基準(zhǔn)有限元模型。 此外,本文還利用光纖光柵具有絕對(duì)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn),提出了采用光纖光柵測(cè)量混凝土結(jié)構(gòu)鉆芯取樣過(guò)程中的回彈應(yīng)變,再根據(jù)混凝土材料在反復(fù)荷載作用下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,推算在役結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)。并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究。 【關(guān)鍵詞】：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè) 有限元模型修正 自適應(yīng)模式搜索算法 應(yīng)力狀態(tài)測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：U445.72
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.194186
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題的背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的傳感器系統(tǒng)12-14
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的信號(hào)處理與損傷識(shí)別14-16
• 1.2.3 基于健康監(jiān)測(cè)信息的結(jié)構(gòu)有限元模型修正16-17
• 1.2.4 橋梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別存在的問(wèn)題17-18
• 1.3 本文的構(gòu)思和主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 永和大橋有限元模型20-33
• 2.1 永和大橋概況20-21
• 2.2 有限元模型建立的基本原則21-22
• 2.3 計(jì)算模型的簡(jiǎn)化22-24
• 2.3.1 斜拉索22
• 2.3.2 預(yù)應(yīng)力混凝土主梁22-24
• 2.3.3 混凝土主塔24
• 2.3.4 邊界條件24
• 2.4 單元的選取24-28
• 2.4.1 剛性橫梁的單元選擇25-26
• 2.4.2 梁塔單元選擇26
• 2.4.3 索單元26-28
• 2.4.4 局部模型的建立28
• 2.5 模態(tài)分析28-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第3章 永和大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)33-42
• 3.1 引言33
• 3.2 健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)組成33-41
• 3.2.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)34
• 3.2.2 索力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)34-36
• 3.2.3 主梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)36-37
• 3.2.4 變形監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)37-38
• 3.2.5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)38-39
• 3.2.6 交通荷載監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)39
• 3.2.7 數(shù)據(jù)采集、處理和控制子系統(tǒng)39-41
• 3.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析與結(jié)構(gòu)安全評(píng)定及預(yù)警方法41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 基于靈敏度分析的有限元模型修正算法研究42-65
• 4.1 引言42-43
• 4.2 參數(shù)靈敏度分析和目標(biāo)函數(shù)性質(zhì)估計(jì)43-45
• 4.3 設(shè)計(jì)變量與初始點(diǎn)的確定45-47
• 4.4 模態(tài)確認(rèn)準(zhǔn)則47-49
• 4.5 模態(tài)特征確認(rèn)49-50
• 4.6 直接搜索算法與基于梯度的搜索算法的特點(diǎn)50-56
• 4.7 自適應(yīng)模式搜索算法56-58
• 4.8 基于自適應(yīng)模式搜索算法的永和橋模型修正58-61
• 4.9 基于人工免疫算法的永和橋模型修正61-63
• 4.10 本章小結(jié)63-65
• 第5章 基于監(jiān)測(cè)信息的在役橋梁有限元模型實(shí)時(shí)修正65-81
• 5.1 引言65
• 5.2 NExT（Natural Excitation Technique）法65-68
• 5.3 特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)法（ERA）68-71
• 5.3.1 構(gòu)造脈沖響應(yīng)矩陣與Hankel 矩陣68-69
• 5.3.2 最小實(shí)現(xiàn)算法69-71
• 5.3.3 模態(tài)參數(shù)識(shí)別71
• 5.4 峰值點(diǎn)拾取法71-72
• 5.5 分析結(jié)果72-73
• 5.6 基于動(dòng)力響應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的橋梁有限元模型實(shí)時(shí)修正73-80
• 5.7 本章小結(jié)80-81
• 第6章 在役混凝土橋梁應(yīng)力狀態(tài)檢測(cè)方法研究81-86
• 6.1 引言81
• 6.2 回彈應(yīng)變的測(cè)量方法81-82
• 6.3 回彈彈性模量的測(cè)量方法82-83
• 6.4 試驗(yàn)研究83-85
• 6.5 本章小結(jié)85-86
• 結(jié)論與展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 致謝91