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　　【摘要】： 結構健康監測引起了國內外眾多研究者的興趣,成為土木工程、防災減災工程研究的熱點。經過近年來的努力,結構健康監測技術已經從實驗室走向了工程實踐。基于監測信息的損傷信息提取、損傷識別與模型修正等研究方向成為健康監測系統研究的核心。本文主要圍繞橋梁監測與檢測技術及橋梁安全評定做了如下的一些研究工作: 首先由設計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。重點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造成了搜索效率低下且容易收斂于不光滑的脊線。在其基礎上,對模式搜索算法做了改進,提出了自適應模式搜索算法:利用在迭代過程中獲得的函數值信息在迭代的過程中不斷修正搜索模式,使得優化過程獲得更快的收斂速度且收斂性更有所保證。 然后編制了“自適應搜索算法”程序,對幾個常用的函數做了測試,并將該算法應用于永和大橋的模型修正中。研究了該算法用于大型結構模型修正的計算速度、收斂情況并與人工免疫算法作了對比。研究了永和大橋的頻率對一些重要參數的靈敏度。 分析了動力子系統的監測數據,采用NExT法和特征系統實現法對永和橋進行了工作模態參數識別,并與頻域分解法的分析結果作了對比。在實測模態、基準有限元模型及自適應模式搜索算法的基礎上,研究了基于監測信息的有限元模型實時修正,建立了用于健康監測系統的基準有限元模型。 此外,本文還利用光纖光柵具有絕對測量的優點,提出了采用光纖光柵測量混凝土結構鉆芯取樣過程中的回彈應變,再根據混凝土材料在反復荷載作用下的應力-應變關系,推算在役結構的應力狀態。并進行了仿真和實驗研究。 【關鍵詞】：結構健康監測 有限元模型修正 自適應模式搜索算法 應力狀態測量
【學位授予單位】：哈爾濱工業大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：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 國內外的研究現狀11-18
• 1.2.1 結構健康監測的傳感器系統12-14
• 1.2.2 結構健康監測的信號處理與損傷識別14-16
• 1.2.3 基于健康監測信息的結構有限元模型修正16-17
• 1.2.4 橋梁結構損傷識別存在的問題17-18
• 1.3 本文的構思和主要研究內容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 計算模型的簡化22-24
• 2.3.1 斜拉索22
• 2.3.2 預應力混凝土主梁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 模態分析28-32
• 2.6 本章小結32-33
• 第3章 永和大橋健康監測系統33-42
• 3.1 引言33
• 3.2 健康監測系統的系統組成33-41
• 3.2.1 環境監測子系統34
• 3.2.2 索力監測子系統34-36
• 3.2.3 主梁應力監測子系統36-37
• 3.2.4 變形監測子系統37-38
• 3.2.5 結構動力響應監測子系統38-39
• 3.2.6 交通荷載監測子系統39
• 3.2.7 數據采集、處理和控制子系統39-41
• 3.3 監測數據分析與結構安全評定及預警方法41
• 3.4 本章小結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 參數靈敏度分析和目標函數性質估計43-45
• 4.3 設計變量與初始點的確定45-47
• 4.4 模態確認準則47-49
• 4.5 模態特征確認49-50
• 4.6 直接搜索算法與基于梯度的搜索算法的特點50-56
• 4.7 自適應模式搜索算法56-58
• 4.8 基于自適應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63-65
• 第5章 基于監測信息的在役橋梁有限元模型實時修正65-81
• 5.1 引言65
• 5.2 NExT（Natural Excitation Technique）法65-68
• 5.3 特征系統實現法（ERA）68-71
• 5.3.1 構造脈沖響應矩陣與Hankel 矩陣68-69
• 5.3.2 最小實現算法69-71
• 5.3.3 模態參數識別71
• 5.4 峰值點拾取法71-72
• 5.5 分析結果72-73
• 5.6 基于動力響應監測數據的橋梁有限元模型實時修正73-80
• 5.7 本章小結80-81
• 第6章 在役混凝土橋梁應力狀態檢測方法研究81-86
• 6.1 引言81
• 6.2 回彈應變的測量方法81-82
• 6.3 回彈彈性模量的測量方法82-83
• 6.4 試驗研究83-85
• 6.5 本章小結85-86
• 結論與展望86-87
• 參考文獻87-91
• 致謝91