基于监测数据同化的桥梁极值应力动态预测方法研究
发布时间：2021-02-26 17:03
桥梁健康监测系统在长期运行中积累了大量动态数据,如何利用这些数据对桥梁动力响应进行动态预测已成为桥梁健康监测（BHM）领域亟待解决的关键科学问题之一,它可以协助并指导做出桥梁预防性养护维修决策,同时也为进一步评估桥梁动态可靠性提供理论基础。本文定义给定时间间隔内监测应力的极大值为监测极值应力,考虑到监测极值应力的耦合性（包含随机性、动态性、周期性以及非平稳性）,本文采用数据同化方法（如:解耦预测方法、贝叶斯动态滤波方法以及改进的粒子滤波方法）对桥梁极值应力进行动态预测研究,具体内容包括:（1）提出了监测极值应力解耦和贝叶斯动态模型相融合的两种桥梁极值应力预测方法:1)通过移动平均法对监测信息进行解耦,并利用解耦所得分量建立对应的贝叶斯动态模型,进而融合分量预测数据实现桥梁极值应力的动态预测;2)利用经验模态法（EMD）提取监测信息的本征模函数（IMF）,基于分解所得各IMF分量信息建立对应的贝叶斯动态模型,并融合实现桥梁极值应力的动态预测;最后基于实际桥梁的监测数据对两种方法进行比较。（2）提出了桥梁结构非平稳极值应力的两种贝叶斯动态非线性预测模型:1)针对带有长周期性的非线性监测数据...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
魁北克桥事故
梁结构难免发生各种各样的损伤，同时也可能会因设计与施工的原因存在不度的缺陷[1]。此外，桥梁使用过程中结构构件会因老化而使结构的安全性、性、耐久性受到影响[2]，超出临界荷载甚至会引发灾难性事故[3]，对人民生产安全造成重大损失。国外，18 世纪 70 年代末，自世界上第一座铸铁桥（英国工业革命重要标生以来，全球范围内的桥梁事故便屡有发生，大型桥梁“非正常死亡”的悲频上演，给人民和国家造成了很大损失；1907 年 8 月底，当时世界上跨度的钢悬臂桥—“魁北克”由于设计上的缺陷，即将竣工时突然倒塌，数十名工人落水身亡，近两万吨钢材坠入水中；1967 年 12 月中旬，位于美国俄亥上的某桥由于结构构件疲劳发生断裂，造成极为严重的垮塌事故，致使四十丧生；1994 年 10 月下旬，由于材料及施工缺陷，位于韩国首尔的圣水大桥流量高峰期发生了桥板塌落事故，造成 33 人死亡 17 人受伤；此外，由于桥护不足，位于美国明尼苏达州的 I-35W 大桥于 2007 年 8 月发生了十分严重外部因素坍塌事故，致使 8 人死亡，数十人受伤；国外许多桥梁建设时间较早今很大一部分已经“老龄化”，且大都存在着一定的安全隐患。
有着发生类似于公馆大桥垮塌事故的可能；此外，尽管如今我国桥梁工程技术的理论水平与施工技术水平等已经取得了长足进步，但现有桥梁结构亦不可避免地发生老化，结构的安全性与耐久性不断下降—这些因素共同作用造成了众多桥梁的安全问题。时至今日，我国拥有桥梁百万，但其中仅危桥就占据着十分之一频繁发生的桥梁事故更是危及人民安全与国家经济的心腹之疾。2004 年 6 月，由于超限运营，辽宁省的田庄台大桥发生了由内部结构疲劳受损所引起的垮塌事故，所幸未有人员伤亡；2009 年 6 月底，位于铁西市呼兰河上的西大桥由于车辆超载发生了断裂，数台车辆坠入河中，造成了 1 死 5 伤的惨剧；2010 年 6 月初，由于养护不足，吉林锦江大桥发生了倾塌事故，致使 6 人受伤，同年 7 月末位于洛阳市的汤营大桥遭受洪水冲击而发生倾塌，造成了数十人死亡的重大灾难，不可否认，外部因素与桥梁的安全有着极大的相关性；2011 年 7 月，位于著名风景区武夷山的公馆大桥，因长期超载运行，致使其吊杆产生疲劳损伤与强度破坏，造成大桥北端发生了垮塌，共计二十余人受伤；2012 年 3 月，由于质量问题，位于湖南省娄底市横跨湘黔铁路与涟水河的三大桥出现部分下塌，所幸未出现人员伤亡。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析路桥过渡段加筋土处理施工技术[J]. 韩国辉. 工程建设与设计. 2017(17)
[2]桥梁监测数据的动态线性建模与可靠性预测[J]. 樊学平,刘月飞,吕大刚. 同济大学学报(自然科学版). 2016(07)
[3]基于响应面方法的桥梁静动力有限元模型修正[J]. 魏锦辉,任伟新. 公路交通科技. 2015(02)
[4]基于健康监测的桥梁结构损伤预后和安全预后研究进展及挑战[J]. 宗周红,钟儒勉,郑沛娟,秦中远,刘琦齐. 中国公路学报. 2014(12)
[5]基于监测信息和BDLM的桥梁结构可靠度预测[J]. 樊学平,吕大刚. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2013(06)
[6]基于多个BDLM的桥梁结构可靠度实时预测[J]. 樊学平,吕大刚. 华南理工大学学报(自然科学版). 2013(03)
[7]基于响应面模型修正的桥梁结构损伤识别方法[J]. 宗周红,褚福鹏,牛杰. 土木工程学报. 2013(02)
[8]基于DLM的桥梁结构承载力的贝叶斯预测[J]. 樊学平,吕大刚. 哈尔滨工业大学学报. 2012(12)
[9]粒子滤波算法研究进展与展望[J]. 张诗桂,朱立新,赵义正. 自动化技术与应用. 2010(06)
[10]基于观测迭代的插值粒子滤波算法[J]. 陈莹,郑金荣. 信号处理. 2010(01)
博士论文
[1]基于验证荷载和监测数据的桥梁可靠性修正与贝叶斯预测[D]. 樊学平.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]桥梁事故分析[D]. 刘美铭.西南交通大学 2013
[2]基于ARMA模型的伊通河桥监测数据建模与可靠度分析[D]. 赵卓.哈尔滨工业大学 2012
[3]粒子滤波重采样算法研究及其应用[D]. 吴宝成.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3052892
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
魁北克桥事故
梁结构难免发生各种各样的损伤，同时也可能会因设计与施工的原因存在不度的缺陷[1]。此外，桥梁使用过程中结构构件会因老化而使结构的安全性、性、耐久性受到影响[2]，超出临界荷载甚至会引发灾难性事故[3]，对人民生产安全造成重大损失。国外，18 世纪 70 年代末，自世界上第一座铸铁桥（英国工业革命重要标生以来，全球范围内的桥梁事故便屡有发生，大型桥梁“非正常死亡”的悲频上演，给人民和国家造成了很大损失；1907 年 8 月底，当时世界上跨度的钢悬臂桥—“魁北克”由于设计上的缺陷，即将竣工时突然倒塌，数十名工人落水身亡，近两万吨钢材坠入水中；1967 年 12 月中旬，位于美国俄亥上的某桥由于结构构件疲劳发生断裂，造成极为严重的垮塌事故，致使四十丧生；1994 年 10 月下旬，由于材料及施工缺陷，位于韩国首尔的圣水大桥流量高峰期发生了桥板塌落事故，造成 33 人死亡 17 人受伤；此外，由于桥护不足，位于美国明尼苏达州的 I-35W 大桥于 2007 年 8 月发生了十分严重外部因素坍塌事故，致使 8 人死亡，数十人受伤；国外许多桥梁建设时间较早今很大一部分已经“老龄化”，且大都存在着一定的安全隐患。
有着发生类似于公馆大桥垮塌事故的可能；此外，尽管如今我国桥梁工程技术的理论水平与施工技术水平等已经取得了长足进步，但现有桥梁结构亦不可避免地发生老化，结构的安全性与耐久性不断下降—这些因素共同作用造成了众多桥梁的安全问题。时至今日，我国拥有桥梁百万，但其中仅危桥就占据着十分之一频繁发生的桥梁事故更是危及人民安全与国家经济的心腹之疾。2004 年 6 月，由于超限运营，辽宁省的田庄台大桥发生了由内部结构疲劳受损所引起的垮塌事故，所幸未有人员伤亡；2009 年 6 月底，位于铁西市呼兰河上的西大桥由于车辆超载发生了断裂，数台车辆坠入河中，造成了 1 死 5 伤的惨剧；2010 年 6 月初，由于养护不足，吉林锦江大桥发生了倾塌事故，致使 6 人受伤，同年 7 月末位于洛阳市的汤营大桥遭受洪水冲击而发生倾塌，造成了数十人死亡的重大灾难，不可否认，外部因素与桥梁的安全有着极大的相关性；2011 年 7 月，位于著名风景区武夷山的公馆大桥，因长期超载运行，致使其吊杆产生疲劳损伤与强度破坏，造成大桥北端发生了垮塌，共计二十余人受伤；2012 年 3 月，由于质量问题，位于湖南省娄底市横跨湘黔铁路与涟水河的三大桥出现部分下塌，所幸未出现人员伤亡。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析路桥过渡段加筋土处理施工技术[J]. 韩国辉. 工程建设与设计. 2017(17)
[2]桥梁监测数据的动态线性建模与可靠性预测[J]. 樊学平,刘月飞,吕大刚. 同济大学学报(自然科学版). 2016(07)
[3]基于响应面方法的桥梁静动力有限元模型修正[J]. 魏锦辉,任伟新. 公路交通科技. 2015(02)
[4]基于健康监测的桥梁结构损伤预后和安全预后研究进展及挑战[J]. 宗周红,钟儒勉,郑沛娟,秦中远,刘琦齐. 中国公路学报. 2014(12)
[5]基于监测信息和BDLM的桥梁结构可靠度预测[J]. 樊学平,吕大刚. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2013(06)
[6]基于多个BDLM的桥梁结构可靠度实时预测[J]. 樊学平,吕大刚. 华南理工大学学报(自然科学版). 2013(03)
[7]基于响应面模型修正的桥梁结构损伤识别方法[J]. 宗周红,褚福鹏,牛杰. 土木工程学报. 2013(02)
[8]基于DLM的桥梁结构承载力的贝叶斯预测[J]. 樊学平,吕大刚. 哈尔滨工业大学学报. 2012(12)
[9]粒子滤波算法研究进展与展望[J]. 张诗桂,朱立新,赵义正. 自动化技术与应用. 2010(06)
[10]基于观测迭代的插值粒子滤波算法[J]. 陈莹,郑金荣. 信号处理. 2010(01)
博士论文
[1]基于验证荷载和监测数据的桥梁可靠性修正与贝叶斯预测[D]. 樊学平.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]桥梁事故分析[D]. 刘美铭.西南交通大学 2013
[2]基于ARMA模型的伊通河桥监测数据建模与可靠度分析[D]. 赵卓.哈尔滨工业大学 2012
[3]粒子滤波重采样算法研究及其应用[D]. 吴宝成.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3052892
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