基于小波有限元與一階Tikhonov正則化的移動車載識別研究.pdf

1、車橋一直是交通工程的重要部分。在長期的車橋系統(tǒng)監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)，當移動車輛通過時，橋面所承受的移動載荷不能視為靜態(tài)的；另一方面，對大跨度公路或鐵路橋梁的實時荷載識別及其安全狀態(tài)評估變得越來越重要和迫切。因此，對車橋系統(tǒng)中的移動載荷進行識別具有至關(guān)重要的意義。
　　 本文對車橋系統(tǒng)中的車橋建模及移動載荷識別方法進行了研究，將文中提出的方法與傳統(tǒng)的方法想比較，針對不同結(jié)構(gòu)下的模型，分析在不同因素，例如噪聲、測量參數(shù)、車橋系統(tǒng)參數(shù)的影響

2、下，車橋模型及移動車載識別方法的可行性及準確性，為橋梁結(jié)構(gòu)的安全評估及車輛超重監(jiān)測，也為今后的橋梁設(shè)計等提供更為準確的依據(jù)。
　　 本文的主要研究內(nèi)容和取得的成果有：
　　 (1)提出了一種新的車橋系統(tǒng)建模方法，即小波有限元法(WFEM)。該方法采用區(qū)間B樣條小波尺度函數(shù)，通過轉(zhuǎn)換矩陣使物理參數(shù)以小波系數(shù)的函數(shù)表達出來，從而將物理空間與小波空間關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)模型的小波參數(shù)化。利用該小波尺度函數(shù)的多尺度多分辨特性，模擬出模型的

3、細節(jié)或框架特征，從而達到調(diào)節(jié)模型精度的目的?；谠撃Ｐ偷恼駝臃治霰砻鳎c傳統(tǒng)有限元方法(TFEM)相比，本文提出的車橋系統(tǒng)建模方法對單元數(shù)需求少且精度高，這對于提高大型或復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型的精度與分析效率具有重要意義。
　　 (2)提出了一階Tikhonov正則化技術(shù)與動態(tài)規(guī)劃法相結(jié)合的移動載荷識別方法。首先對狀態(tài)空間下的車橋系統(tǒng)運動方程進行離散，通過微小時間步長內(nèi)各參數(shù)間的關(guān)系建立起待識別移動載荷與測得動響應(yīng)之間的聯(lián)系。采用動態(tài)規(guī)劃

4、法，通過迭代運算建立系統(tǒng)參數(shù)與優(yōu)化變量之間的關(guān)系，對優(yōu)化變量進行逆序與正序的反復(fù)迭代運算，最終獲得最優(yōu)的移動載荷。由于識別過程中的病態(tài)問題，借助L-曲線法選取最優(yōu)正則化參數(shù)，并采用一階Tikhonov正則化消除識別結(jié)果中的兩端振蕩現(xiàn)象、平滑噪聲的影響。數(shù)值仿真結(jié)果表明，本文提出的一階Tikhonov正則化與動態(tài)規(guī)劃法相結(jié)合的識別方法，不僅能夠平滑噪聲，而且能夠消除移動載荷進入及移出橋面時的兩端振蕩現(xiàn)象。
　　 (3)對簡支梁及連