[博士]復雜橋梁結(jié)構(gòu)移動荷載識別的理論與試驗研究

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　　[博士]復雜橋梁結(jié)構(gòu)移動荷載識別的理論與試驗研究　　學科專業(yè):結(jié)構(gòu)工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：天津大學　　學位年度：2006　　橋梁受移動車輛荷載的反復作用及超載運輸?shù)挠绊懀瑯O易發(fā)生疲勞、損傷甚至破壞，嚴重影響著其正常的使用壽命;橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)也要求對環(huán)境荷載進行實時監(jiān)測和記錄。因此，識別橋梁上移動車輛荷載，對橋梁的健康監(jiān)測和日常維護以及交通規(guī)劃等都具有重要的理論意義和工程價值。　　本文對多跨連續(xù)梁橋、空間梁橋和曲線箱梁橋等復雜橋梁結(jié)構(gòu)上的移動荷載識別理論進行了系統(tǒng)的研究，主要研究工作與創(chuàng)新成果包括以下幾個方面:　　 (1)基于模態(tài)疊加法和連續(xù)梁固有振動的精確解，建立了移動荷載作用下的等截面連續(xù)梁運動方程。利用樣條函數(shù)逼近法逼近橋梁的動力響應，結(jié)合Tikhonov正則化方法和奇異值分解(SVD)得到了荷載識別的正則解。　　 (2)針對結(jié)構(gòu)形式復雜的橋梁，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正交多項式作為響應和荷載的時間有限元形函數(shù)，基于加權(quán)殘值法，建立了移動荷載識別的時間元模型。并利用截斷奇異值分解的正則化方法，得到移動荷載的穩(wěn)定解?！　? (3)針對公路與城市立交中普遍采用的空間梁橋結(jié)構(gòu)，建立了橋梁移動荷載識別的空間梁格模型。利用橋梁離散振型，由樣條函數(shù)逼近法與截斷奇異值分解正則化方法得到了移動荷載識別的穩(wěn)定解，其中采用以模態(tài)置信度準則(MAC)矩陣為目標函數(shù)的逐步積累法對測點布置進行優(yōu)化?！　? (4)針對曲線箱梁橋，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，一推導了一種考慮剪切變形和轉(zhuǎn)動慣量的新型曲梁單元。根據(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種等級的橋面不平度。　　 (5)提出了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的橋梁移動荷載識別方法。采用分階段識別技術(shù)，分步對車輛的位置、車速、車距及荷載進行識別。分別采用正交設(shè)計方法、正則化方法和遺傳算法對神經(jīng)網(wǎng)絡的樣本集設(shè)計、訓練方法以及初始權(quán)值進行了改進和優(yōu)化?！　? (6)在試驗室內(nèi)制作了一根2m長的簡支鋼梁模型和模型小車，考慮了相似條件。對模型梁的彎曲剛度、應變測量和車速進行了標定。試驗得到模型梁的前4階振型和模態(tài)參數(shù)。通過測得的應變及模態(tài)參數(shù)，對本文所建立的幾種橋梁移動荷載識別方法進行了驗證和參數(shù)分析。

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