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《大连理工大学》 2008年
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桥梁结构震害预测方法比较研究

张利华  
【摘要】: 桥梁结构是生命线工程的关键组成部分,在地震发生后的紧急救援和抗震救灾、灾后重建中起着非常重要的作用。强烈地震可能导致桥梁受到严重损伤或倒塌,造成交通中断,使抗震救灾工作受阻,以致造成生命和财产的更大损失,使震害程度扩大。事实表明,世界上由于地震袭击而毁坏的桥梁的数量,远远多于因风振、船撞等其他原因而破坏的桥梁。因此,研究桥梁的震害情况以及提前预测桥梁的震害情况,对于抗震救灾及灾后重建有着极为重要的现实意义。本文正是建立在此基础上,研究了近年来桥梁震害预测的几种常用方法,并进行了现实桥梁结构的比较研究。 本文主要选用基于经验统计的方法(其中包括朱美珍方法、久保庆三郎方法、日本土木工程学会方法、I.G.Buckle方法),Pushover分析方法以及遗传神经网络预测方法,等三种方法进行桥梁震害分析。 经验统计的方法是桥梁结构抗震安全性评价的定性分析方法,本文选取具有代表性的久保庆三郎方法、朱美珍方法、日本土木工程学会方法以及I.G.Buckle方法,采用其中两种或两种以上方法进行桥梁结构抗震安全性能评价,当其结果存在差异时,可依据桥梁重要性不同,通过工程综合判断或分析来确认其具体震害结果。 在简单回顾结构抗震设计方法发展的几个历史阶段即静力法,反应谱法,时程分析方法时,重点介绍静力非线性分析方法(Pushover方法),并将其运用到桥梁震害性能研究,利用idarc程序得出能力谱曲线,判断出桥梁在不同地震烈度下的破损极限状态,从而得出该方法用于桥梁震害研究的可行性。 本文将遗传算法与神经网络相结合,从而建立了一种高效的、实用的桥梁震害预测方法。根据遗传算法具有局部寻优的特点,为避免BP神经网络陷入局部极小值,本文将二者结合起来形成GA-BP混合算法,以GA优化神经网络的初始权值和阀值,对网络进行训练。在大量收集梁式桥震害资料的基础上,将此算法引入桥梁的震害预测中,并与传统的单独BP神经网络相比较,结果表明该方法能够有效、准确的对桥梁结构进行震害预测。 最后选用唐山大地震中的滦县滦河桥与胜利桥两个震害实例,分别用三种方法进行比较分析研究,得出Pushover方法与遗传神经网络方法能更好的预测出桥梁震害的结果,而基于经验统计的方法由于存在太多人为因素,在评价桥梁震害中结果不太稳定,所以该方法还需要以后更加的完善与发展。
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