基于可靠度的大型橋梁智能評(píng)估系統(tǒng)核心問題研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，計(jì)算分析工具及建造技術(shù)的進(jìn)步，近20年來世界范圍內(nèi)橋梁建設(shè)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，新橋型不斷出現(xiàn)、跨度急劇加大。這些大型橋梁經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)營(yíng)，逐漸暴露出一系列的損傷特征及影響橋梁正常、安全通車的問題，對(duì)這類大型基礎(chǔ)設(shè)施的養(yǎng)護(hù)、維修、評(píng)估與管理對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)關(guān)系重大。在對(duì)大型橋梁實(shí)施定期檢測(cè)的基礎(chǔ)上開展既有橋梁損傷識(shí)別、安全性評(píng)估與管理系統(tǒng)的研究具有廣闊的應(yīng)用前景和現(xiàn)實(shí)意義。本文結(jié)合正在實(shí)施的招寶山大橋健康監(jiān)測(cè)與結(jié)

2、構(gòu)評(píng)估項(xiàng)目，針對(duì)建立基于可靠度的既有大型橋梁評(píng)估與管理系統(tǒng)所面臨的一系列核心問題，開展了如下研究： 1.分析了既有橋梁生命期成本構(gòu)成，并定量考慮社會(huì)對(duì)橋梁失效風(fēng)險(xiǎn)的容許程度，引入風(fēng)險(xiǎn)分析中的生活質(zhì)量指標(biāo)的概念，分別提出了基于生命周期成本效益分析和生活質(zhì)量指標(biāo)法確定多水平既有公路橋梁評(píng)估目標(biāo)可靠指標(biāo)的方法。 2.研究了利用灰色聚類評(píng)判法進(jìn)行既有公路橋梁缺損狀態(tài)分級(jí)的方法。通過引入模糊評(píng)判的層次分析法對(duì)各聚類指標(biāo)事先賦權(quán)，考

3、慮嚴(yán)重缺陷構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)安全性和可靠性影響突出的實(shí)際，提高了評(píng)判結(jié)果的科學(xué)性和合理性。 3.提出了基于通用有限元程序ANSYS的優(yōu)化方法進(jìn)行梁式橋梁模型修正和損傷識(shí)別的實(shí)用方法。 4.系統(tǒng)總結(jié)了基于模型修正的損傷識(shí)別方法及其在大跨度橋梁中的應(yīng)用狀況，提出基于遺傳算法的模型修正進(jìn)行大型土木結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的方法，并介紹了利用VC集成Matlab和ANSYS開發(fā)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)遺傳算法損傷識(shí)別程序的原理。在混凝土斜拉橋定期索力檢測(cè)與主梁關(guān)

4、鍵截面應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，建立了混凝土斜拉橋損傷識(shí)別的遺傳優(yōu)化反分析模型。并對(duì)寧波招寶山斜拉橋的損傷識(shí)別進(jìn)行了仿真計(jì)算，驗(yàn)證了本文方法的有效性。 5.研究了大跨度斜拉橋斜拉索安全性分析方法?？紤]構(gòu)成斜拉索的高強(qiáng)鋼絲本構(gòu)行為的不均勻性和鋼絲之間的相互影響，建立了斜拉索的強(qiáng)度模型，并從可靠度觀點(diǎn)出發(fā)分析了斜拉索在橋梁運(yùn)營(yíng)條件下的安全系數(shù)的變異和演化特性，對(duì)斜拉橋拉索的安全性進(jìn)行了評(píng)估。 6.提出了復(fù)雜結(jié)構(gòu)可靠度分析的人工智

5、能響應(yīng)面法。綜合了VC與Matlab混合編程技術(shù)、基于VC和APDL的ANSYS二次開發(fā)技術(shù)及Matlab的遺傳算法(GA)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)工具箱函數(shù)，編制了可以適應(yīng)各種復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)的可靠度分析程序。最后通過算例分析，證明了所提方法的正確性和程序的有效性。 7.開展了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)快速近似分析方法的研究。詳細(xì)對(duì)比分析了不同的網(wǎng)絡(luò)類型及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、樣本集構(gòu)造方法對(duì)結(jié)構(gòu)分析精度與效率的影響。建立了招寶山大橋非線性平面分析的