[博士]復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)移動(dòng)荷載識(shí)別的理論與試驗(yàn)研究

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　　[博士]復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)移動(dòng)荷載識(shí)別的理論與試驗(yàn)研究　　學(xué)科專業(yè):結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：天津大學(xué)　　學(xué)位年度：2006　　橋梁受移動(dòng)車輛荷載的反復(fù)作用及超載運(yùn)輸?shù)挠绊?，極易發(fā)生疲勞、損傷甚至破壞，嚴(yán)重影響著其正常的使用壽命;橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也要求對(duì)環(huán)境荷載進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄。因此，識(shí)別橋梁上移動(dòng)車輛荷載，對(duì)橋梁的健康監(jiān)測(cè)和日常維護(hù)以及交通規(guī)劃等都具有重要的理論意義和工程價(jià)值。　　本文對(duì)多跨連續(xù)梁橋、空間梁橋和曲線箱梁橋等復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)上的移動(dòng)荷載識(shí)別理論進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要研究工作與創(chuàng)新成果包括以下幾個(gè)方面:　　 (1)基于模態(tài)疊加法和連續(xù)梁固有振動(dòng)的精確解，建立了移動(dòng)荷載作用下的等截面連續(xù)梁運(yùn)動(dòng)方程。利用樣條函數(shù)逼近法逼近橋梁的動(dòng)力響應(yīng)，結(jié)合Tikhonov正則化方法和奇異值分解(SVD)得到了荷載識(shí)別的正則解?！　? (2)針對(duì)結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜的橋梁，采用五次Hermitian插值函數(shù)作為單元形函數(shù)，建立了橋梁結(jié)構(gòu)的有限元模型。在模態(tài)空間內(nèi)，利用Che飾shev正交多項(xiàng)式作為響應(yīng)和荷載的時(shí)間有限元形函數(shù)，基于加權(quán)殘值法，建立了移動(dòng)荷載識(shí)別的時(shí)間元模型。并利用截?cái)嗥娈愔捣纸獾恼齽t化方法，得到移動(dòng)荷載的穩(wěn)定解。　　 (3)針對(duì)公路與城市立交中普遍采用的空間梁橋結(jié)構(gòu)，建立了橋梁移動(dòng)荷載識(shí)別的空間梁格模型。利用橋梁離散振型，由樣條函數(shù)逼近法與截?cái)嗥娈愔捣纸庹齽t化方法得到了移動(dòng)荷載識(shí)別的穩(wěn)定解，其中采用以模態(tài)置信度準(zhǔn)則(MAC)矩陣為目標(biāo)函數(shù)的逐步積累法對(duì)測(cè)點(diǎn)布置進(jìn)行優(yōu)化。　　 (4)針對(duì)曲線箱梁橋，基于剪力柔性梁格法建立了曲線箱梁橋的梁格模型，分析了車橋相互作用。采用三角位移函數(shù)，基于平衡法，一推導(dǎo)了一種考慮剪切變形和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的新型曲梁?jiǎn)卧?。根?jù)拉格朗日定理，建立了空間車輛模型，基于逆傅立葉變換法生成了4種等級(jí)的橋面不平度?！　? (5)提出了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的橋梁移動(dòng)荷載識(shí)別方法。采用分階段識(shí)別技術(shù)，分步對(duì)車輛的位置、車速、車距及荷載進(jìn)行識(shí)別。分別采用正交設(shè)計(jì)方法、正則化方法和遺傳算法對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本集設(shè)計(jì)、訓(xùn)練方法以及初始權(quán)值進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化。　　 (6)在試驗(yàn)室內(nèi)制作了一根2m長(zhǎng)的簡(jiǎn)支鋼梁模型和模型小車，考慮了相似條件。對(duì)模型梁的彎曲剛度、應(yīng)變測(cè)量和車速進(jìn)行了標(biāo)定。試驗(yàn)得到模型梁的前4階振型和模態(tài)參數(shù)。通過(guò)測(cè)得的應(yīng)變及模態(tài)參數(shù)，對(duì)本文所建立的幾種橋梁移動(dòng)荷載識(shí)別方法進(jìn)行了驗(yàn)證和參數(shù)分析。

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