在役桥梁结构安全风险评估及变形预测研究

发布时间：2020-05-08 14:10

【摘要】：随着交通网络的迅速发展,桥梁在交通系统中扮演着愈发重要的角色,在役桥梁结构安全问题也逐渐为人们所重视。我国在桥梁风险分析方面工作开展较晚,使得风险评估研究空间较大。因此需要结合理论分析及数值方法对其进行研究,减少桥梁工程灾害发生。本文以桥梁结构致病原因及风险评估理论为基础,结合影响桥梁结构安全的各个因素,利用云模型方法对桥梁结构进行风险评估。为了检验该方法的有效性,以模糊综合评判法对其进行验证。考虑到桥梁沉降是影响结构安全的重要因素,应用时间序列分析、灰色系统理论和BP神经网络方法对桥墩沉降进行预测来更好地管控桥梁,制定相关对策保障人民生命及财产安全。研究主要结论如下:(1)在分析研究区域周边环境及人为作用的基础上,考虑监测数据获取、量化的难易程度,确定桥梁结构安全主控因素为:CO_2质量浓度、碳化深度、碳化值、湿度、氯离子质量分数、裂缝宽度、钢筋锈蚀速度、钢筋截面损失率、沉降速度、沉降量、维护方法合理性、桥梁管理水平、检测水平。将云模型方法引入桥梁结构风险评估,通过逆向云发生器得到云模型权系数矩阵的数字特征,权系数矩阵期望即为各主控因素的权重,分别为_iw=(0.0577,0.0308,0.0856,0.0324,0.0506,0.1354,0.0724,0.1219,0.1338,0.1680,0.0488,0.0383,0.0242),结合权系数矩阵、综合评判矩阵和正向云发生器生成评价“云滴”图,最终确定大渡河大桥结构安全等级为Ⅲ级,属于中等风险。(2)以模糊综合评判法对云模型方法进行验证,风险等级也为Ⅲ级,说明云模型方法是可行的,为桥梁灾害研究提供了一种新的途径。(3)桥梁沉降量在各主控因素中所占的比重最大,为0.1680。因此,有必要对桥梁沉降进行预测。利用Eviews数值分析软件和Matlab编程,结合时间序列分析、灰色系统理论和BP神经网络模型三种模型进行集成优化预测。以大渡河大桥桥墩沉降为例可知,集成预测模型得到的精度、性能均高于各单一预测模型,预测值与实测值均方根误差值(RMSE)为0.0396,最大极差只有0.1099,相对误差大部分控制在3%~4%范围内。因此,该方法能够以较高的精度对桥梁沉降变形进行拟合与预测,为桥梁结构安全状态评定提供依据。
【图文】：

1.2 云模型的数字特征云模型结合期望、熵、超熵 3 个指标共同来反映某定性概念[34]。期望（ E xpectedvalue）是概念在论域空间的中心位置，是概念量化最具代的点。熵（ E ntropy）能够准确反映出概念的不确定性，具体表现为云滴的离散情大小主要取决于概念的模糊程度和随机性。超熵（ H yper entropy）则是判定熵值不确定性的依据，具体表现为云的厚其大小我们可以判断出所有描述概念的点不确定性的凝聚性。1.3 云发生器云模型主要利用云发生器完成概念和数值间的转化，，以数学手段达到定性量转变的目的。云发生器（ C loudgenerator）也叫云生成算法，不仅能够借助实现，也能通过固化成硬件完成。云发生器可以分为两类，即正向云发生P ositive cloud generator）和逆向云发生器（ R everse cloud generator）。云发生器示意见图 3-1。

CO2浓度指标分值云图
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.7

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 郑继光;孙福申;李煜;王文龙;;混凝土桥梁结构工后评价及其方法[J];吉林交通科技;2000年03期

2 郎惠芳;;大型桥梁结构智能健康监测系统集成技术研究[J];四川水泥;2017年02期

3 刘军龙;代晶辉;刘金龙;;桩-土-桥梁结构相互作用对斜拉桥减震控制的影响[J];自然灾害学报;2017年03期

4 郑江辉;;桥梁结构工程中高强钢筋的应用[J];交通世界;2017年25期

5 王秀梅;;桥梁结构裂缝和碳纤维加固技术研究[J];交通世界;2016年22期

6 郭骞;;大型桥梁结构智能健康监测系统集成技术探索[J];四川水泥;2015年03期

7 ;解剖桥梁结构[J];少儿科学周刊(儿童版);2019年04期

8 冯丹萍;;让劳技课堂成为孩子的乐园[J];吉林教育;2017年08期

9 洪英;张文斌;;高职桥梁结构与识图校本教材的开发与实践[J];职业时空;2013年08期

10 毛建灿;徐光来;毛育庆;;试论桥梁结构裂缝的维护与加固[J];黑龙江科技信息;2011年04期

相关会议论文 前10条

1 胡志坚;胡钊芳;;桥梁结构爆炸荷载特性研究[A];第十九届全国桥梁学术会议论文集（下册）[C];2010年

2 徐栋;刘超;赵瑜;;混凝土桥梁结构分析与配筋设计的精细化[A];第十九届全国桥梁学术会议论文集（下册）[C];2010年

3 李炜明;朱宏平;;运营桥梁结构的间接辨识的统计估计方法[A];第19届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）[C];2010年

4 卢波;卢松;;桥梁结构振动机理及检测技术研究[A];第十届全国冲击动力学学术会议论文摘要集[C];2011年

5 李铁夫;;桥梁结构风险分析及结构可靠度[A];第二十届全国桥梁学术会议论文集（下册）[C];2012年

6 祝兵;尚久驷;劳远昌;;桥梁结构上的气动力——罚杂交／混合有限元分析模型[A];全国桥梁结构学术大会论文集（下册）[C];1992年

7 袁小树;陈学琪;裘涛;;钢网架在常淹型桥梁结构中的应用——浙江缙云县五云铁桥的设计分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2000年

8 郑宪政;;桥梁结构架设过程分析的修正倒拆法[A];工程安全及耐久性——中国土木工程学会第九届年会论文集[C];2000年

9 项贻强;徐兴;;一种分析复杂桥梁结构的新单元[A];中国公路学会计算机应用学会2002年年会学术论文集[C];2002年

10 淡丹辉;何广汉;;智能土木/桥梁结构的测控硬件解决技术[A];土木工程与高新技术——中国土木工程学会第十届年会论文集[C];2002年

相关重要报纸文章 前10条

1 付丽;桥梁结构安全与健康重点实验室落户桥科院[N];中国建设报;2009年

2 本报记者 吴江;保障桥梁健康 安全服务人类[N];中国建设报;2004年

3 付丽;桥梁结构安全与健康省级重点实验室落户武汉桥科院[N];中国交通报;2009年

4 特约记者 黄金 本报记者 练崇田;九江长江大桥实现初期损伤精确识别[N];中国交通报;2013年

5 田日飞;桥梁结构附加荷载动态测试项目通过鉴定[N];中国交通报;2006年

6 ;关于发布《桥梁结构用碳纤维片材》等34项交通行业标准的通知[N];中国交通报;2004年

7 本报记者 田翔;互取所长 互补所短[N];中国交通报;2008年

8 记者 王丹;大耿家立交桥本月开工明年9月通车[N];哈尔滨日报;2010年

9 本报记者 钱民峰;一流科研平台助推“四个交通”[N];中国交通报;2013年

10 本报记者 钱民峰;全程诊断 系统解剖 为桥梁延寿提供成套技术[N];中国交通报;2014年

相关博士学位论文 前10条

1 甘维兵;基于光纤惯性传感的桥梁结构线形检测关键技术及应用研究[D];武汉理工大学;2017年

2 吴小平;复杂桥梁结构综合监测系统开发研究[D];浙江大学;2005年

3 孙全胜;智能桥梁结构健康监测的研究[D];东北林业大学;2005年

4 胡顺仁;桥梁结构健康监测系统中安全评价环节的差错控制研究[D];重庆大学;2007年

5 李顺龙;基于健康监测技术的桥梁结构状态评估和预警方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

6 张明亮;基于贝叶斯理论的材料非线性桥梁结构模型修正与损伤识别[D];吉林大学;2011年

7 王子琦;桥梁结构抗震可靠性分析方法研究[D];西南交通大学;2015年

8 张迅;轨道交通桥梁结构噪声预测与控制研究[D];西南交通大学;2012年

9 王常峰;桥梁结构非线性地震反应研究（支座摩擦·限位装置·基础非线性）[D];兰州交通大学;2010年

10 王今朝;大跨斜拉桥断索危险性理论分析及健康监测方法研究[D];东北林业大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 杨栋;在役桥梁结构安全风险评估及变形预测研究[D];武汉理工大学;2018年

2 王明朕;基于响应面法的桥梁结构损伤分析[D];西南石油大学;2018年

3 吴佳坤;基于实时监测信息的货运铁路桥梁结构状态分析研究[D];重庆交通大学;2018年

4 葛恒奇;基于数据驱动的桥梁结构系统状态分析研究[D];重庆交通大学;2018年

5 袁达;预应力钢筋混凝土箱梁桥的施工承载力计算及施工方法研究[D];南昌大学;2018年

6 冉敬爱;裂缝对西北地区桥梁结构耐久性能影响的研究[D];兰州交通大学;2018年

7 何李;基于ANSYS的桥梁结构检测技术研究[D];长沙理工大学;2017年

8 李强;地震作用下土—桩—桥梁结构动力相互作用研究[D];内蒙古工业大学;2018年

9 张振国;巴江河预应力混凝土连续梁桥悬臂施工监控研究[D];石家庄铁道大学;2018年

10 王成菀;基于时序数据分析的桥梁结构健康状态识别[D];重庆大学;2018年

本文编号：2654768