基于GA-SVR的PC连续梁桥可靠度分析及寿命预测
发布时间：2021-08-08 15:17
桥梁作为公路交通工程的控制性工程,对公路的正常使用和安全运营有着非同寻常的意义,因此与之相关的可靠度分析及寿命预测便具有着重要的科学价值和应用前景。目前,桥梁结构可靠度分析的重点通常在于如何合理地确定结构的极限状态函数。然而桥梁服役期间受到众多随机因素的影响,各个失效模式的极限状态函数往往是高度非线性的隐式函数;而桥梁本身作为一个较为复杂的结构体系,存在着众多的失效模式,各个失效模式之间的相关性亦不可忽视。针对上述可靠度分析中的主要问题,本文采用GA-SVR算法中的决策函数来近似替代真实的极限状态函数,并以可靠指标矢量法中的相关系数来体现失效模式之间的相关性,最后结合GA-SVR算法和可靠指标矢量法对桥梁的体系可靠度进行求解。基于以上体系可靠度计算方法,对桥梁进行时变可靠度分析,并对其正常使用阶段的寿命进行预测。本文主要的研究工作如下:（1）对SVM的相关理论进行了介绍及推导,得到SVR决策函数的数学表达式;为了得到准确的SVR模型,采用遗传算法对SVR算法的参数进行优化选择,并设计和编写了相应的算法——GA-SVR算法。（2）采用MATLAB分别编制基于GA-SVR算法和FORM法以...
【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】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
津晋高速公路匝道桥侧翻
2图1-2哈尔滨阳明滩大桥引桥主梁整体翻转1.2国内外研究现状1.2.1结构可靠度及寿命预测1.2.1.1结构可靠度理论的发展结构可靠度理论自上世纪二十年代提出以来，经过近一个世纪的发展已经较为成熟。目前，可靠度理论已经在电子、航空、机械、土木等工程领域中得到了广泛的应用，并成为相关领域内设计规范的理论基础，结构可靠度水平也成为衡量结构性能和安全性的重要指标。1971年，在欧洲混凝土委员会（CEB）、国际预应力混凝土协会（FIP）、欧洲结构协会（CECM）等建筑结构研究领域的相关机构赞助之下，国际结构安全度联合委员会（JCSS）成立。JCSS协会编撰了《结构统一标准规范的国际体系》，为世界范围内的结构可靠度的学术研究以及工程应用提供了权威的依据和重要的参考。可靠度理论在我国建筑结构领域的研究和应用起始于20世纪70年代中期，并于1985年6月正式颁布《建筑结构设计统一标准》（GBJ68-84）。随后，在此规范的基础上结合我国国内工程实测统计资料和建设经验，又先后制定了一系列相关的可靠度设计规范如《工程结构可靠度设计统一标准》（GB50153-92）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）等。经过近半个世纪的发展，我国已经形成了一套完整规范的基于概率极限状态的结构可靠度设计体系。基于可靠度的设计原理和方法已经对土木结构的设计、施工、监控以及评估等方面产生了一系列深刻的影响，而与可靠度计算和理论相关的分析研究也在进一步开展。考虑结构体系失效的体系可靠度以及服役期内的时变可靠度也随之成为学者们关注和研究的重点。
12多时，训练结果就越准确，置信风险也越小；h取值越大，说明分类器越复杂，信风险也越大。因此，要提升机器学习的预测性能，必须同时控制经验风险和置信风险，要减弱后者就需要增加样本数量l或者通过减小VC维来缩小置信范围。2.2.3结构风险最小化基于上述推广性的界的讨论，若想最小化实际风险R(α)，就需要不等式2-4右边两项同时达到最小化。统计学习领域在经验风险最小化原则的基础上，提出了一项新的研究法则——结构风险最小化（StructuralRiskMinimization，SRM）图2-1结构风险最小化示意图首先，分划出函数集S={f(x,α),α∈∧}的一系列子集：12kSSSS(2-5)将各子集根据VC维大小实行排序，如下：12kh≤h≤≤h≤(2-6)这样同一子集的置信范围是一致的。如图2-1所示为了使期望风险达到最小，就应当在合理的置信范围内最大限度地减小经验风险（即训练误差），其中满足足经验风险最小的子集即为所求的最优函数。研究表明，当式2-4中的l/h较大时置信风险很小，可近似认为实际风险等于经验风险,即ERM适用的环境。当l/h较小时，置信风险相对较高，经验风险与实际风险相差较大，此时不宜再使用ERM原则。传统的机器学习方法中样本数目往往是有限的，即l/h较小，只考
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于联合验算点和PNET法失效相关机械系统可靠性分析[J]. 胡启国,王高爽. 机械设计与研究. 2017(05)
[2]到达设计使用年限桥梁继续使用问题研究[J]. 王玉倩,马瑞,赵尚传. 公路交通科技. 2016(11)
[3]结合回归分析与改进GA-SVR的风机噪声预测[J]. 余金,何山,程静,王维庆,杨少平. 中国科技论文. 2015(23)
[4]基于更新支持向量的大跨度斜拉桥体系可靠度分析[J]. 刘扬,鲁乃唯,殷新锋. 计算力学学报. 2015(02)
[5]Novel approach for identifying Z-axis drift of RLG based on GA-SVR model[J]. Guo Wei,Xudong Yu,Xingwu Long. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2014(01)
[6]基于支持向量机的高墩大跨桥梁体系可靠度计算[J]. 张士福,康海贵,郑元勋,李玉刚. 桥梁建设. 2012(05)
[7]一种基于复数变量求偏导的随机有限元可靠度法[J]. 靳慧. 同济大学学报(自然科学版). 2012(06)
[8]基于改进PNET法的框架结构体系可靠度计算方法[J]. 何嘉年,滕海文,霍达. 北京工业大学学报. 2012(05)
[9]大跨混凝土刚构桥参数识别和标高控制动态可靠度评估[J]. 孙传智,李爱群,缪长青,乔燕. 东南大学学报(自然科学版). 2012(01)
[10]广义可靠指标矢量及其计算与应用[J]. 侯钢领,欧进萍. 哈尔滨工程大学学报. 2009(02)
博士论文
[1]结构可靠度分析代理模型方法研究[D]. 赵威.哈尔滨工业大学 2012
[2]基于智能算法的结构可靠性分析及优化设计研究[D]. 郑严.西南交通大学 2012
硕士论文
[1]基于SVM和Copula理论的桥梁可靠度及失效模式相关性研究[D]. 林友杨.武汉理工大学 2018
[2]基于可靠度的桥梁网络性能评估与维护决策优化[D]. 夏小勇.武汉理工大学 2017
[3]时变可靠度及高效求解结构体系可靠度的新方法[D]. 陈远.浙江大学 2017
[4]基于Kriging响应面法的刚构桥及连续梁桥可靠度分析[D]. 陈林海.华南理工大学 2013
[5]基于数值模拟的钢筋混凝土简支梁时变可靠度分析及应用[D]. 吴云涛.吉林大学 2012
[6]基于实时监测信息的混凝土连续梁桥时变可靠度评定[D]. 樊学平.哈尔滨工业大学 2010
[7]基于响应面法的预应力混凝土梁桥可靠度分析与寿命预测[D]. 钟佩.武汉理工大学 2009
[8]基于支持向量机的可靠度计算方法研究[D]. 刘志强.大连理工大学 2008
[9]混凝土连续梁桥的时变可靠度评定与寿命预测[D]. 杨跃新.哈尔滨工业大学 2007
[10]桥梁中不确定因素对可靠度的影响分析[D]. 郑舟军.武汉理工大学 2005
本文编号：3330193
【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】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
津晋高速公路匝道桥侧翻
2图1-2哈尔滨阳明滩大桥引桥主梁整体翻转1.2国内外研究现状1.2.1结构可靠度及寿命预测1.2.1.1结构可靠度理论的发展结构可靠度理论自上世纪二十年代提出以来，经过近一个世纪的发展已经较为成熟。目前，可靠度理论已经在电子、航空、机械、土木等工程领域中得到了广泛的应用，并成为相关领域内设计规范的理论基础，结构可靠度水平也成为衡量结构性能和安全性的重要指标。1971年，在欧洲混凝土委员会（CEB）、国际预应力混凝土协会（FIP）、欧洲结构协会（CECM）等建筑结构研究领域的相关机构赞助之下，国际结构安全度联合委员会（JCSS）成立。JCSS协会编撰了《结构统一标准规范的国际体系》，为世界范围内的结构可靠度的学术研究以及工程应用提供了权威的依据和重要的参考。可靠度理论在我国建筑结构领域的研究和应用起始于20世纪70年代中期，并于1985年6月正式颁布《建筑结构设计统一标准》（GBJ68-84）。随后，在此规范的基础上结合我国国内工程实测统计资料和建设经验，又先后制定了一系列相关的可靠度设计规范如《工程结构可靠度设计统一标准》（GB50153-92）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）等。经过近半个世纪的发展，我国已经形成了一套完整规范的基于概率极限状态的结构可靠度设计体系。基于可靠度的设计原理和方法已经对土木结构的设计、施工、监控以及评估等方面产生了一系列深刻的影响，而与可靠度计算和理论相关的分析研究也在进一步开展。考虑结构体系失效的体系可靠度以及服役期内的时变可靠度也随之成为学者们关注和研究的重点。
12多时，训练结果就越准确，置信风险也越小；h取值越大，说明分类器越复杂，信风险也越大。因此，要提升机器学习的预测性能，必须同时控制经验风险和置信风险，要减弱后者就需要增加样本数量l或者通过减小VC维来缩小置信范围。2.2.3结构风险最小化基于上述推广性的界的讨论，若想最小化实际风险R(α)，就需要不等式2-4右边两项同时达到最小化。统计学习领域在经验风险最小化原则的基础上，提出了一项新的研究法则——结构风险最小化（StructuralRiskMinimization，SRM）图2-1结构风险最小化示意图首先，分划出函数集S={f(x,α),α∈∧}的一系列子集：12kSSSS(2-5)将各子集根据VC维大小实行排序，如下：12kh≤h≤≤h≤(2-6)这样同一子集的置信范围是一致的。如图2-1所示为了使期望风险达到最小，就应当在合理的置信范围内最大限度地减小经验风险（即训练误差），其中满足足经验风险最小的子集即为所求的最优函数。研究表明，当式2-4中的l/h较大时置信风险很小，可近似认为实际风险等于经验风险,即ERM适用的环境。当l/h较小时，置信风险相对较高，经验风险与实际风险相差较大，此时不宜再使用ERM原则。传统的机器学习方法中样本数目往往是有限的，即l/h较小，只考
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于联合验算点和PNET法失效相关机械系统可靠性分析[J]. 胡启国,王高爽. 机械设计与研究. 2017(05)
[2]到达设计使用年限桥梁继续使用问题研究[J]. 王玉倩,马瑞,赵尚传. 公路交通科技. 2016(11)
[3]结合回归分析与改进GA-SVR的风机噪声预测[J]. 余金,何山,程静,王维庆,杨少平. 中国科技论文. 2015(23)
[4]基于更新支持向量的大跨度斜拉桥体系可靠度分析[J]. 刘扬,鲁乃唯,殷新锋. 计算力学学报. 2015(02)
[5]Novel approach for identifying Z-axis drift of RLG based on GA-SVR model[J]. Guo Wei,Xudong Yu,Xingwu Long. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2014(01)
[6]基于支持向量机的高墩大跨桥梁体系可靠度计算[J]. 张士福,康海贵,郑元勋,李玉刚. 桥梁建设. 2012(05)
[7]一种基于复数变量求偏导的随机有限元可靠度法[J]. 靳慧. 同济大学学报(自然科学版). 2012(06)
[8]基于改进PNET法的框架结构体系可靠度计算方法[J]. 何嘉年,滕海文,霍达. 北京工业大学学报. 2012(05)
[9]大跨混凝土刚构桥参数识别和标高控制动态可靠度评估[J]. 孙传智,李爱群,缪长青,乔燕. 东南大学学报(自然科学版). 2012(01)
[10]广义可靠指标矢量及其计算与应用[J]. 侯钢领,欧进萍. 哈尔滨工程大学学报. 2009(02)
博士论文
[1]结构可靠度分析代理模型方法研究[D]. 赵威.哈尔滨工业大学 2012
[2]基于智能算法的结构可靠性分析及优化设计研究[D]. 郑严.西南交通大学 2012
硕士论文
[1]基于SVM和Copula理论的桥梁可靠度及失效模式相关性研究[D]. 林友杨.武汉理工大学 2018
[2]基于可靠度的桥梁网络性能评估与维护决策优化[D]. 夏小勇.武汉理工大学 2017
[3]时变可靠度及高效求解结构体系可靠度的新方法[D]. 陈远.浙江大学 2017
[4]基于Kriging响应面法的刚构桥及连续梁桥可靠度分析[D]. 陈林海.华南理工大学 2013
[5]基于数值模拟的钢筋混凝土简支梁时变可靠度分析及应用[D]. 吴云涛.吉林大学 2012
[6]基于实时监测信息的混凝土连续梁桥时变可靠度评定[D]. 樊学平.哈尔滨工业大学 2010
[7]基于响应面法的预应力混凝土梁桥可靠度分析与寿命预测[D]. 钟佩.武汉理工大学 2009
[8]基于支持向量机的可靠度计算方法研究[D]. 刘志强.大连理工大学 2008
[9]混凝土连续梁桥的时变可靠度评定与寿命预测[D]. 杨跃新.哈尔滨工业大学 2007
[10]桥梁中不确定因素对可靠度的影响分析[D]. 郑舟军.武汉理工大学 2005
本文编号：3330193
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