基于统计反演理论的既有刚构桥下挠风险评估方法研究

发布时间：2020-10-31 23:12

　　 连续刚构桥因其结构刚度大、行车平顺性好、造价低的优势在桥梁工程中应用广泛。但是,近几年连续刚构桥在服役过程中出现了严重的下挠变形问题,这不仅会降低桥梁结构的美观性,更是会降低桥梁的安全性能,限制连续刚构桥进一步在工程中的应用。下挠风险事态影响因素众多且具有不确定性,这导致下挠风险也存在很大的不确定性,然而,当前对下挠风险评估的研究停留在下挠变形的定性分析上,缺乏下挠变形风险预测及风险评估定量研究方案,风险评估结果受主观因素影响较大。综上,下挠风险评估的定量分析是当前连续刚构桥下挠风险研究亟需解决的难题。对此,本文利用统计反演理论定量分析基于不确定性的下挠变形风险因素识别、风险预测、评估以及下挠变形加固等,总结如下:(1)建立了基于统计反演理论的连续刚构桥下挠风险评估研究方法并以虎跳河特大桥为例进行下挠风险评估。该方法基于风险因素先验分布以及下挠检测结果统计反演计算风险因素后验分布,利用后验分布进行蒙特卡洛抽样,预测桥梁跨中下挠的概率分布,由此进行风险因素统计反演计算。(2)分析下挠风险的危害,归纳连续刚构桥下挠风险场景的风险因素并进行敏感性分析。基于虎跳河特大桥设计资料,建立桥梁有限元正演模型并进行虎跳河特大桥下挠风险场景参数敏感性分析,结果表明影响虎跳河特大桥下挠的主要风险因素是预应力损失和混凝土徐变。(3)针对统计反演需要进行大量的有限元计算导致计算成本过高的问题,论文提出训练人工神经元网络模型代替有限元正演模型的研究思路,并进行人工神经元网络的可靠性论证,结果表明BP神经网络模型可以很好的模拟虎跳河特大桥混凝土徐变系数以及预应力损失与梁体下挠之间的关系。(4)建立下挠风险因素时变性和不确定性计算模型。敏感性分析结果表明影响虎跳河特大桥下挠变形的主要风险因素是预应力损失以及混凝土的徐变,二者均具有时变性和不确定性。参考相关规范以及文献中风险因素先验分布,论文建立了兼顾时变性和不确定性的混凝土徐变系数以及预应力损失计算模型。(5)针对评估结果,体外预应力加固方案,削弱结构预应力损失的同时优化结构应力,削弱徐变的影响,并在此基础上对加固方案对风险的影响进行了分析。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U447;U448.23
【部分图文】：

构简单、模型稳定、非线性映射能力强的特点，因此论文采用ＢＰ神经网络建立有??？?限元代理模型。ＢＰ神经网络一般模型如图２－１所示。??：：??输入层?隐层?输出层??图２－１?ＢＰ神经网络结构图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?ＢＰ?ｎｅｕｒａｌ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??神经网络的组成元素分为输入、隐含层、输出三个部分，其中，神经元和相邻??１３??

即可以由现象（观测结果）推算因素的计算模型。结构参数的反演识别??问题根本在于所反演系统输入、输出结果的观测，在特定条件下拟定一个最为符??合输入、输出关系的模型空间，结构参数反演的系统模型如图２－３所示。求解模型??参数的前提是确立一个与反演问题相匹配的模型种类，这个模型可以以任何一种??形态存在：它可以是一个数学关系式也可以是一个有限元模型。??ｉ＋＋．?＾?．?观测值??？结构头际状态?＾??［ｔＡ］??４结构有限元正演模型｜￣??结构参数调整Ｐ???图２－３结构参数反演主要流程??Ｔａｂｌｅ?２－３?Ｍａｉｎ?ｆｌｏｗ?ｏｆ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ??线性反演问题的数值求解本质上是求解系统的非齐次线性方程式２－１８。??１８??

程风险评估问题上，风险评估研宄的主要工作是发现研宄对象的不确定性潜在规??律并建立相应的分析模型，进而实现对风险的概念描述、风险分析、风险评价以??及风险控制等，桥梁工程风险评估的主要流程总结如图２－５所示。桥梁工程风险评??估主要内容如下：??（１）
【参考文献】

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本文编号：2864645