基于模态频率的矮塔斜拉桥温度影响研究
发布时间：2021-04-14 22:06
桥梁结构因在运营期间受到荷载作用和环境温度的影响而导致承载力下降甚至结构损伤的现象时有发生,因此研究温度对桥梁结构的影响具有重要意义。目前桥梁的温度影响研究多集中在静力特性以及中小跨径桥梁动力特性方面,而对大跨度矮塔斜拉桥动力特性温度影响的研究则相对较少。本文以一座双塔单索面预应力混凝土斜拉刚构协作体系的矮塔斜拉桥为依托工程,对大跨度矮塔斜拉桥模态频率的温度影响修正及其应用展开了研究,主要工作如下:（1）讨论了该矮塔斜拉桥的健康监测系统,建立了全桥的Midas/Civil有限元模型,并进行了桥梁的动力特性分析,提取了相关的动力参数。（2）根据该桥健康监测系统采集的温度与动力响应数据识别出了该桥的模态参数,基于识别结果分析了其与温度之间的关联程度,证实了温度会对不同的模态参数产生不同程度的影响,并探讨了温度对桥梁动力特性产生影响的原因。（3）采用主成分分析法降维处理了实测温度数据之间的相关性,提取了合适数目的温度主成分,通过两种方法进行了支持向量回归模型中超参数寻优的过程,并建立了温度主成分与模态频率之间的回归模型,对比检验了模型的预测性能,得到了修正温度影响后的模态频率。（4）通过数值...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 温度对桥梁动力特性影响研究现状
1.2.2 修正温度对桥梁动力特性影响研究现状
1.2.3 基于动力特性的桥梁结构损伤识别研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 矮塔斜拉桥健康监测系统与有限元分析
2.1 依托工程背景
2.1.1 工程概况
2.1.2 桥梁健康监测系统
2.2 矮塔斜拉桥有限元分析
2.2.1 有限元模型的建立
2.2.2 模型动力分析
2.3 本章小结
第3章 温度对矮塔斜拉桥动力特性影响与分析
3.1 研究数据采集
3.1.1 测点布置
3.1.2 监测设备
3.1.3 数据来源
3.1.4 数据采集结果
3.2 模态参数识别
3.2.1 结合NExT的FERA算法理论
3.2.1.1 自然激励技术（NExT）
3.2.1.2 快速特征系统实现算法（FERA）
3.2.2 矮塔斜拉桥模态参数识别
3.3 温度对桥梁动力特性影响分析
3.3.1 灰色关联分析法
3.3.2 温度影响模态参数关联度分析
3.4 温度影响桥梁模态频率的机理分析
3.4.1 温度影响混凝土结构的弹性模量
3.4.2 温度影响结构内力和边界条件
3.5 本章小结
第4章 矮塔斜拉桥模态频率温度影响的修正与运用
4.1 温度主成分分析
4.1.1 主成分分析法
4.1.2 温度主成分提取
4.2 构建回归模型
4.2.1 SVR-PSO算法理论
4.2.1.1 SVR算法
4.2.1.2 SVR-PSO算法
4.2.2 温度与模态频率之间SVR模型的建立
4.2.3 粒子群优化的SVR模型
4.3 回归模型预测性能检验分析
4.4 温度影响修正后的模态频率
4.5 修正温度影响后模态频率的应用
4.5.1 温度与结构损伤对于模态频率的影响程度对比
4.5.2 损伤程度识别效果对比
4.6 桥梁模态频率温度影响修正的工程意义探讨
4.7 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 论文主要研究工作及结论
5.2 不足与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
攻读硕士学位期间参加的项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应人工鱼群算法的钢梁结构损伤识别[J]. 蔡玉杰,黄民水,程劭熙,乾超越. 土木工程与管理学报. 2018(05)
[2]基于随机子空间方法的悬臂结构损伤识别研究[J]. 唐盛华,方志,张国刚. 振动与冲击. 2018(14)
[3]基于马氏距离累积量的斜拉桥主梁损伤识别方法[J]. 俞鹏,彭卫,王银辉,汤焕,陈闯. 科学技术与工程. 2018(12)
[4]快速特征系统实现算法用于环境激励下的结构模态参数识别[J]. 蒲黔辉,洪彧,王高新,李晓斌. 振动与冲击. 2018(06)
[5]桥梁温度场研究现状及分析[J]. 刘登,邓德员,陈玉骥,陈舟,杨国飞. 佛山科学技术学院学报(自然科学版). 2018(01)
[6]环境温度对连续箱梁刚构桥相对小波熵指标的影响研究[J]. 夏樟华,林友勤,张景杭,宗周红. 振动与冲击. 2017(01)
[7]斜拉-连续协作体系桥梁的静动力特性研究[J]. 刘旭政,俞坚扬,刘新民,陈晔. 中外公路. 2016(06)
[8]桥梁模态频率异常变化的概率检测方法及例证[J]. 邓扬,李爱群,刘扬. 振动工程学报. 2015(06)
[9]大跨度矮塔斜拉桥结构静动力特性分析[J]. 王立峰,刘龙,肖子旺. 中外公路. 2013(03)
[10]温度对桥梁模态参数的影响[J]. 李小年,陈艾荣,马如进. 华南理工大学学报(自然科学版). 2012(04)
博士论文
[1]温度和车辆耦合作用下梁式桥动力特性分析[D]. 王华.吉林大学 2018
[2]温度影响下钢筋混凝土简支梁桥动力特性分析与损伤识别方法研究[D]. 王贤强.吉林大学 2017
[3]矮塔斜拉桥近似分析方法研究[D]. 宋涛.长安大学 2016
[4]基于动力测试的桥梁损伤识别研究[D]. 尚鑫.长安大学 2014
[5]混凝土斜拉桥的模态参数识别与模型修正[D]. 张国刚.湖南大学 2013
[6]大跨刚构—连续梁桥结构性能的运营环境影响与规律分析[D]. 王蕾.哈尔滨工业大学 2013
[7]混凝土桥梁结构损伤识别试验研究[D]. 唐盛华.湖南大学 2013
[8]基于环境激励的大型土木工程结构模态参数识别研究[D]. 叶锡均.华南理工大学 2012
[9]环境激励下大跨空间钢结构参数识别与损伤预警[D]. 朱焰煌.哈尔滨工业大学 2010
[10]基于动力指纹的结构损伤识别可靠度方法研究[D]. 谭林.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]大跨度结合梁斜拉桥静动力计算及索梁锚固区详细应力分析[D]. 刘旭东.西南交通大学 2018
[2]温度影响下混凝土力学性能及混凝土简支梁动力特性分析与损伤识别方法研究[D]. 田帅.吉林大学 2018
[3]大跨度斜拉桥随机地震响应及动力可靠度分析[D]. 雷顺成.长沙理工大学 2017
[4]基于主成分分析的焊缝缺陷识别算法研究[D]. 张君.西安石油大学 2017
[5]帝国主义竞争算法的改进及其在结构识别中的应用[D]. 邵永亮.苏州科技大学 2017
[6]谐波激励作用下桥梁疲劳裂缝损伤识别方法研究[D]. 马楠楠.吉林大学 2017
[7]温度影响下混凝土简支梁有限元模型修正损伤识别方法研究[D]. 付宇.吉林大学 2017
[8]环境变化下基于主成分分析的海洋平台结构损伤识别研究[D]. 付珍珍.青岛理工大学 2016
[9]矮塔斜拉桥合理成桥状态下索力优化方法研究[D]. 姚博强.北京建筑大学 2016
[10]大跨度铁路矮塔斜拉桥力学特性研究[D]. 吴强.南昌大学 2016
本文编号：3138099
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 温度对桥梁动力特性影响研究现状
1.2.2 修正温度对桥梁动力特性影响研究现状
1.2.3 基于动力特性的桥梁结构损伤识别研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 矮塔斜拉桥健康监测系统与有限元分析
2.1 依托工程背景
2.1.1 工程概况
2.1.2 桥梁健康监测系统
2.2 矮塔斜拉桥有限元分析
2.2.1 有限元模型的建立
2.2.2 模型动力分析
2.3 本章小结
第3章 温度对矮塔斜拉桥动力特性影响与分析
3.1 研究数据采集
3.1.1 测点布置
3.1.2 监测设备
3.1.3 数据来源
3.1.4 数据采集结果
3.2 模态参数识别
3.2.1 结合NExT的FERA算法理论
3.2.1.1 自然激励技术（NExT）
3.2.1.2 快速特征系统实现算法（FERA）
3.2.2 矮塔斜拉桥模态参数识别
3.3 温度对桥梁动力特性影响分析
3.3.1 灰色关联分析法
3.3.2 温度影响模态参数关联度分析
3.4 温度影响桥梁模态频率的机理分析
3.4.1 温度影响混凝土结构的弹性模量
3.4.2 温度影响结构内力和边界条件
3.5 本章小结
第4章 矮塔斜拉桥模态频率温度影响的修正与运用
4.1 温度主成分分析
4.1.1 主成分分析法
4.1.2 温度主成分提取
4.2 构建回归模型
4.2.1 SVR-PSO算法理论
4.2.1.1 SVR算法
4.2.1.2 SVR-PSO算法
4.2.2 温度与模态频率之间SVR模型的建立
4.2.3 粒子群优化的SVR模型
4.3 回归模型预测性能检验分析
4.4 温度影响修正后的模态频率
4.5 修正温度影响后模态频率的应用
4.5.1 温度与结构损伤对于模态频率的影响程度对比
4.5.2 损伤程度识别效果对比
4.6 桥梁模态频率温度影响修正的工程意义探讨
4.7 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 论文主要研究工作及结论
5.2 不足与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
攻读硕士学位期间参加的项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应人工鱼群算法的钢梁结构损伤识别[J]. 蔡玉杰,黄民水,程劭熙,乾超越. 土木工程与管理学报. 2018(05)
[2]基于随机子空间方法的悬臂结构损伤识别研究[J]. 唐盛华,方志,张国刚. 振动与冲击. 2018(14)
[3]基于马氏距离累积量的斜拉桥主梁损伤识别方法[J]. 俞鹏,彭卫,王银辉,汤焕,陈闯. 科学技术与工程. 2018(12)
[4]快速特征系统实现算法用于环境激励下的结构模态参数识别[J]. 蒲黔辉,洪彧,王高新,李晓斌. 振动与冲击. 2018(06)
[5]桥梁温度场研究现状及分析[J]. 刘登,邓德员,陈玉骥,陈舟,杨国飞. 佛山科学技术学院学报(自然科学版). 2018(01)
[6]环境温度对连续箱梁刚构桥相对小波熵指标的影响研究[J]. 夏樟华,林友勤,张景杭,宗周红. 振动与冲击. 2017(01)
[7]斜拉-连续协作体系桥梁的静动力特性研究[J]. 刘旭政,俞坚扬,刘新民,陈晔. 中外公路. 2016(06)
[8]桥梁模态频率异常变化的概率检测方法及例证[J]. 邓扬,李爱群,刘扬. 振动工程学报. 2015(06)
[9]大跨度矮塔斜拉桥结构静动力特性分析[J]. 王立峰,刘龙,肖子旺. 中外公路. 2013(03)
[10]温度对桥梁模态参数的影响[J]. 李小年,陈艾荣,马如进. 华南理工大学学报(自然科学版). 2012(04)
博士论文
[1]温度和车辆耦合作用下梁式桥动力特性分析[D]. 王华.吉林大学 2018
[2]温度影响下钢筋混凝土简支梁桥动力特性分析与损伤识别方法研究[D]. 王贤强.吉林大学 2017
[3]矮塔斜拉桥近似分析方法研究[D]. 宋涛.长安大学 2016
[4]基于动力测试的桥梁损伤识别研究[D]. 尚鑫.长安大学 2014
[5]混凝土斜拉桥的模态参数识别与模型修正[D]. 张国刚.湖南大学 2013
[6]大跨刚构—连续梁桥结构性能的运营环境影响与规律分析[D]. 王蕾.哈尔滨工业大学 2013
[7]混凝土桥梁结构损伤识别试验研究[D]. 唐盛华.湖南大学 2013
[8]基于环境激励的大型土木工程结构模态参数识别研究[D]. 叶锡均.华南理工大学 2012
[9]环境激励下大跨空间钢结构参数识别与损伤预警[D]. 朱焰煌.哈尔滨工业大学 2010
[10]基于动力指纹的结构损伤识别可靠度方法研究[D]. 谭林.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]大跨度结合梁斜拉桥静动力计算及索梁锚固区详细应力分析[D]. 刘旭东.西南交通大学 2018
[2]温度影响下混凝土力学性能及混凝土简支梁动力特性分析与损伤识别方法研究[D]. 田帅.吉林大学 2018
[3]大跨度斜拉桥随机地震响应及动力可靠度分析[D]. 雷顺成.长沙理工大学 2017
[4]基于主成分分析的焊缝缺陷识别算法研究[D]. 张君.西安石油大学 2017
[5]帝国主义竞争算法的改进及其在结构识别中的应用[D]. 邵永亮.苏州科技大学 2017
[6]谐波激励作用下桥梁疲劳裂缝损伤识别方法研究[D]. 马楠楠.吉林大学 2017
[7]温度影响下混凝土简支梁有限元模型修正损伤识别方法研究[D]. 付宇.吉林大学 2017
[8]环境变化下基于主成分分析的海洋平台结构损伤识别研究[D]. 付珍珍.青岛理工大学 2016
[9]矮塔斜拉桥合理成桥状态下索力优化方法研究[D]. 姚博强.北京建筑大学 2016
[10]大跨度铁路矮塔斜拉桥力学特性研究[D]. 吴强.南昌大学 2016
本文编号：3138099
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