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基于时域法的桥梁结构损伤识别方法研究

吴万忠  
【摘要】:结构损伤识别是土木工程中一个新兴的研究方向,尚未形成统一的求解理论与方法,还处于发展的起步阶段,目前的一些方法还无法较好地解决观测数据不完整、不精确条件下的结构损伤识别问题。所以,本文基于这样一种背景,将重点开展观测数据不完整、不精确条件下桥梁结构时域法损伤识别方法的研究。 首先,对时域法损伤识别的基本原理进行了系统的总结归纳,提炼出本文相关的基本理论,为本文的整个研究工作奠定了理论基础。主要介绍了时域法参数识别的识别原理、识别准则和识别算法。在识别算法中主要介绍了最小二乘类的识别算法,其中包括:基本最小二乘算法,最小二乘递推算法,最小二乘适应算法。 其次,以桥梁损伤识别为研究目标,引入了时域法的几个实用算法。研究了具体的时域法损伤识别方法,从信息完备条件下的基本最小二乘算法,到部分激励未知条件下的最小二乘补偿算法,以及激励完全未知时的最小二乘迭代算法。为克服以往算法中求解规模过大、解的不适定等问题,引入了静力凝聚理论和最优化算法。 最后,对本文损伤识别算法进行数值验证。分别以一简支梁桥和连续梁桥为例,采用ANSYS程序模拟结构动力响应实测时程并考虑噪声影响,编制了基于MATLAB平台的识别算法程序,验证时域法损伤识别算法的可行性、有效性和适用性。试验结果表明:在噪声水平较小、损伤有所发展的情况下,基本最小二乘算法和最小二乘补偿算法能够有效应用于简支梁桥的损伤识别;对于三跨连续梁桥的损伤识别,最小二乘补偿算法抗噪能力较好,能够有效地识别损伤,且主跨单元的损伤较边跨单元损伤更容易识别。


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