文档介绍：武汉理工大学
博士学位论文
基于光纤光栅传感的桥梁损伤识别与评估系统研究
姓名:孙砚飞
申请学位级别:博士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:姜德生
20080501
摘要气候、环境等因素的影响以及长期的静、动荷载作用,其强度和刚度随着时间的增加而降低,各种损伤也随之产生,给桥梁带来重大的安全隐患。因此对于桥梁桥梁的健康监测不只是传统的桥梁检测技术的简单改进,一个真正意义上的桥梁健康监测系统应该具有以下功能:由传感器监测环境荷载纭⒌卣稹⑽露和交通荷载等约敖峁拐逍蕴淞如结构位移和加速度等途植啃蕴淞缬Ρ涞;能实现数据的同步采集、远程传输并对数据实施有效管理;能对数据进行分析处理,从而实现系统的参数识别、结构有限元模型修正以及结构的损伤识别和定位等功能;最后是损伤后处理,是基于对桥梁的损伤状态进行准确判定的情况下,对损伤桥梁的损伤状态进行定量评估,分析桥梁的健康状况,以及更进一步的对损伤桥梁的后处理提出解决方案,确定经济、科学的桥梁维修、养护策略。前两个功能是健康监测系统的基础,后两个功能是健康监测系统的核心本文以光纤光栅振动传感器和振动数据采集系统的设计为基础,重点研究了信息处理方法的各自特点,分别将其应用于桥梁的损伤识别和损伤后桥梁的损伤状态等级评估。提出了建立以光纤光栅振动传感器为数据基础的桥梁损伤评估系A嘶竦米既酚行У慕峁拐穸煊κ菀宰魑U返乃鹕耸侗鸬氖基础。设计了基于匹配光栅滤波解调的光纤光栅振动传感器,既解决了波长解调速度的问题,又消除了温度变化对传感器的影响,让灵敏度与频率响应这对矛盾的动态链接库函数进行多通道数据采集,实现数据的采集、显示和存储。为损伤谄迪旌乃鹕耸侗鸱ǹ梢员苊飧丛拥哪L治觯⒛茉谄涤蚍围内提供更多的结构状态信息,采用主成分分析对频响函数进行有效的数据压缩和特征抽取,解决了基于频响函数的损伤识别在实际应用中面临的数据过多的问随着国民经济的发展,新的大型桥梁数目日益增多的同时,现役桥梁由于受的健康监测一直是桥梁专家们关注的课题。和最终目标。健康监测系统的核心:损伤识别和损伤状态评估。根据神经网络和粗糙集这两种统的基本构想。为此,本文主要进行了以下几个方面的研究工作。达到很好的统一。数据采集通过诮校贚环境下调用采集卡识别提供有效的数据保障。题。宰橹成渖窬缬τ糜谇帕旱乃鹕四J绞侗穑ü愿窒淞耗武汉理工人学博士学位论文
型模拟的各种常见损伤模式的测试,将频响函数的主成分作为输入向量的自组织映射神经网络,在经过足够的训练后,基本可以有效识别各损伤模式,实现对损鹕撕笄帕旱淖刺燃镀拦朗嵌郧帕航泄芾砗脱さ幕 T谇叭工作的基础上,以《公路养护技术规范》为参考,对桥梁各子结构状态和整体损伤状态进行了离散分级,并利用粗糙集抽取桥梁各参数与整体损伤状态之间的分类规财,实现对于桥梁的损伤状态的分级评估,不仅对桥梁的维修和养护提供依据,同时粗糙集约简的结果也可以为桥梁的结构分析提供参考。关键词:光纤光栅主成分分析神经网络武汉理笱Р┦宦畚伤的定位和定量分析。振动损伤评估频响函数粗糙集
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研究生签名:菇研究生签名:函絢日期:丛塑:羔:步独创性声明关于论文使用授权的说明C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表的和撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢本人完全了解武汉理工大学关于保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留、送交意。论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩影或其他复制手段保存论文。
第绪论课题研究的背景及意义綦江县城人行彩虹桥整体垮塌,人遇刺。年眨犹ㄍ迨「桥梁作为道路交通的关键结合部与控制部位,在修建过程中以及竣工以后的运营期间,会受到设计标准、使用年限、工程材料、外部环境、养护质量、交通流量、作用载荷、偶然事故以及地震、火灾、飓风等自然灾害的交互影响而产生不同程度的损伤,而损伤的发生将改变结构的强度和刚度,从而使桥梁的状态发生变化,使用性能降低。当损伤积累到一定程度时,将导致桥梁的突发性失效,从而使安全受到威胁,一旦发生事故,轻则交通受阻,人民生活不便,重则发生近年来国内国外的桥梁坍塌事故都时有发生:年韩国汉城市内连接汉雄与屏东的重要交通要道上的高屏大桥突然拦腰断裂。年月,被誉为“亚明尼苏达州明尼阿波利斯市至圣保罗市的州际帕旱顾M显示的是近年来发生事故的几座桥梁。这些桥梁坍塌事故均造成了重