基于模態(tài)應(yīng)變能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的橋梁損傷識別研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代交通事業(yè)的發(fā)展,橋梁結(jié)構(gòu)在交通運輸中起著非常重要的作用,但在長期的使用中,由于環(huán)境、自然災(zāi)害等等一些原因都可能使橋梁產(chǎn)生微小損傷,損傷逐漸發(fā)展,使橋梁的使用安全受到威脅。因此需要研究更好的損傷識別方法對橋梁結(jié)構(gòu)進行損傷識別,早發(fā)現(xiàn)早處理,以免造成橋梁垮塌,而引起重大事故。
　　本文敘述了橋梁健康監(jiān)測的目的與意義和橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀,介紹了國內(nèi)外損傷識別研究的現(xiàn)狀。簡述了橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別的主要方法,詳細(xì)分析了模態(tài)應(yīng)變能與

2、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的橋梁損傷識別理論與方法,在此基礎(chǔ)上提出了模態(tài)應(yīng)變能損傷識別指標(biāo)。之后利用有限元軟件ANSYS建立一T形預(yù)應(yīng)力簡支梁模型,分別基于模態(tài)應(yīng)變能變化率和模態(tài)應(yīng)變能損傷指標(biāo)兩種損傷識別方法對此簡支梁進行損傷識別研究。比對分析了兩種損傷指標(biāo),說明模態(tài)應(yīng)變能損傷指標(biāo)的可行性與識別效果。研究結(jié)果表明基于模態(tài)應(yīng)變能損傷指標(biāo)的識別方法對橋梁結(jié)構(gòu)損傷定位準(zhǔn)確且敏感性高。
　　利用模態(tài)應(yīng)變能損傷指標(biāo)進行損傷識別的方法損傷定位準(zhǔn)確,但它對損傷程

3、度的識別效果不好,而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以成功的對一些結(jié)構(gòu)進行損傷定位與定量。但是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在多損傷識別時不可避免有訓(xùn)練樣本量大的問題,而且有時會出現(xiàn)樣本組合爆炸。所以本文考慮先利用模態(tài)應(yīng)變能損傷指標(biāo)的方法對橋梁結(jié)構(gòu)損傷定位后,再利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行損傷程度識別,從而大大減少神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本組數(shù),防止單獨利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時在多損傷識別情況下出現(xiàn)樣本組合爆炸的問題。
　　本文以金水河特大橋為例,利用有限元軟件ANSYS建立了橋梁有限元模型,并基于模態(tài)

4、應(yīng)變能損傷指標(biāo)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對其進行損傷識別研究。經(jīng)研究表明利用模態(tài)應(yīng)變能損傷指標(biāo)的識別方法對橋梁損傷定位準(zhǔn)確;再利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行損傷程度識別,選取頻率作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)進行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練,對訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)進行測試,測試結(jié)果表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對損傷程度的識別效果很好。說明利用模態(tài)應(yīng)變能損傷指標(biāo)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法對橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別是可行且有效的。此兩種方法相結(jié)合克服了單一一種方法的缺點,而取兩種方法各自的優(yōu)點,使損傷定位定量更加準(zhǔn)確,并為橋梁結(jié)構(gòu)損