結(jié)構(gòu)安全監(jiān)控技術(shù)研究及其在潤(rùn)揚(yáng)大橋北錨碇地基基礎(chǔ)的應(yīng)用.pdf

1、本文針對(duì)大型懸索橋安全監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)點(diǎn)布置、異常識(shí)別和安全評(píng)估等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了較系統(tǒng)深入的研究工作，并將研究成果應(yīng)用于對(duì)潤(rùn)揚(yáng)大橋北錨地基基礎(chǔ)的分析。主要研究工作和成果如下： (1)在借鑒巖土工程穩(wěn)定性監(jiān)控研究成果基礎(chǔ)上，提出在懸索橋錨碇基礎(chǔ)安全監(jiān)控中將反演分析與安全監(jiān)測(cè)結(jié)合起來(lái)，利用監(jiān)測(cè)信息與反演結(jié)果對(duì)錨碇地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性作出合理的評(píng)估和符合實(shí)際的預(yù)測(cè)。為實(shí)現(xiàn)這一目的，在測(cè)點(diǎn)布置中就應(yīng)對(duì)提高反分析結(jié)果的可靠性予以考慮。論文針對(duì)測(cè)量

2、誤差和模型誤差對(duì)參數(shù)反演精度的影響進(jìn)行了理論研究，推導(dǎo)了相關(guān)公式。在此基礎(chǔ)上提出了測(cè)點(diǎn)優(yōu)化的步驟以及優(yōu)化方法，構(gòu)造了相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)并編制了程序，以潤(rùn)揚(yáng)大橋北錨地基基礎(chǔ)的測(cè)點(diǎn)優(yōu)化為例作了分析，結(jié)果表明該方法是合理有效的。 (2)提出采用統(tǒng)計(jì)安全監(jiān)控模型對(duì)錨碇地基基礎(chǔ)響應(yīng)進(jìn)行預(yù)報(bào)，并以此建立監(jiān)控指標(biāo)來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別。根據(jù)這一思路進(jìn)行了理論研究，引入時(shí)間序列分析的加窗最小二乘平穩(wěn)法對(duì)數(shù)模的殘差提取趨勢(shì)項(xiàng)，以此建立殘差趨勢(shì)指標(biāo)作為對(duì)

3、傳統(tǒng)置信區(qū)間法的改進(jìn)。 (3)采用傳統(tǒng)的監(jiān)控模型方法對(duì)于發(fā)現(xiàn)異常的測(cè)值往往難以區(qū)分是結(jié)構(gòu)異常還是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身的問(wèn)題引起。針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出了基于灰色關(guān)聯(lián)度的模糊聚類(lèi)分析法，引入灰色關(guān)聯(lián)度比較同類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目測(cè)值間的聯(lián)系，對(duì)于診斷出異常的測(cè)值，如發(fā)現(xiàn)其與附近同類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的測(cè)值間關(guān)聯(lián)度大幅降低，則可初步排除結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常的可能。 (4)對(duì)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立安全監(jiān)控模型的具體方法作了研究。本文對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式和訓(xùn)練方法進(jìn)行

4、分析并作了適當(dāng)改進(jìn)，其主要內(nèi)容包括：提出自適應(yīng)變學(xué)習(xí)率的學(xué)習(xí)算法提高了傳統(tǒng)訓(xùn)練方法的收斂速度；引入小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于安全監(jiān)控模型并通過(guò)比較選擇了合適的小波網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；提出灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的概念及其具體結(jié)構(gòu)。利用這幾種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在不同時(shí)期建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控模型，可以獲得較高的分析預(yù)報(bào)性能。 (5)按照在懸索橋錨碇基礎(chǔ)安全監(jiān)控中將反演分析與安全監(jiān)測(cè)結(jié)合起來(lái)的思路，本文提出根據(jù)具體結(jié)構(gòu)可能的破壞模式對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識(shí)別

5、與泛化能力根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定反演初值；并提出在反演中采用遺傳算法進(jìn)行分析以避免由事前確定初值可能帶來(lái)的局部極小現(xiàn)象。為解決測(cè)斜等內(nèi)部監(jiān)測(cè)手段誤差較大的問(wèn)題，構(gòu)造了一種新的反演目標(biāo)函數(shù)以消除測(cè)量誤差對(duì)反演結(jié)果的影響。 (6)利用有限元法對(duì)潤(rùn)揚(yáng)大橋北錨碇地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性進(jìn)行三維仿真分析，探討了計(jì)算模型建立的一般思路與方法，并利用模型對(duì)結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)期的響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行歸納并參考相關(guān)的研究，提出北錨地基基礎(chǔ)安全監(jiān)控模型的形式。在