基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識別方法研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是目前國內(nèi)外土木工程領(lǐng)域的研究熱點，結(jié)構(gòu)損傷識別與狀態(tài)評估是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測理論的主要內(nèi)容之一。多源信息融合技術(shù)發(fā)軔于軍事領(lǐng)域，最近二十年在民用領(lǐng)域有了較多的應(yīng)用，其性能穩(wěn)定、覆蓋范圍廣、可靠度高等特點非常適用于故障診斷。本文以大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)為研究對象，以潤揚長江大橋斜拉橋為背景工程，從理論分析、方法構(gòu)建、數(shù)值模擬、試驗驗證和應(yīng)用研究五個方面，系統(tǒng)地開展了基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識別方法研究。本文的主要工作和成果如下:

2、　　1、提出了基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識別基本原理和方法。主要內(nèi)容是:①在基于不確定性推理的多源信息融合技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立了面向特征級多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識別基本原理。②應(yīng)用多元信息融合技術(shù)對傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)損傷識別方法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了兩種基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識別基本方法——基于多種方法融合的結(jié)構(gòu)損傷識別方法和基于多模態(tài)信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識別方法。③開展了簡支梁和混凝土組合箱梁橋數(shù)值模型損傷分析。分析結(jié)果表明:這兩種基于多源信息融

3、合的結(jié)構(gòu)損傷識別基本方法具有良好的損傷敏感性和噪聲魯棒性，能夠準(zhǔn)確識別基本的基于振動的結(jié)構(gòu)損傷識別方法無法識別的結(jié)構(gòu)損傷。
　　2、建立了基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識別方法。主要內(nèi)容是:①針對證據(jù)理論的優(yōu)缺點，詳細(xì)分析了證據(jù)理論推理悖論的各種情況，介紹了證據(jù)沖突的量化評價方法，提出了證據(jù)間的加權(quán)分配方法。②基于證據(jù)間的加權(quán)分配方法和修正的合成法則，提出了改進(jìn)的證據(jù)理論，并建立了基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識別方法。③針對基于改進(jìn)證據(jù)

4、理論的結(jié)構(gòu)損傷識別方法進(jìn)行了數(shù)值模型損傷分析。分析結(jié)果表明:證據(jù)間的加權(quán)分配方法可以有效緩解證據(jù)間的沖突，基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識別方法比基于傳統(tǒng)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識別方法具有更好的損傷敏感性和噪聲魯棒性。
　　3、將本文提出的基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識別基本方法和基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識別方法，應(yīng)用于鋼筋混凝土單向板損傷試驗和大跨斜拉橋模型試驗，分別針對鋼筋混凝土板裂縫和大跨斜拉橋斜拉索損傷進(jìn)行識別。分析結(jié)果表明，與基

5、本的基于振動的結(jié)構(gòu)損傷識別方法相比，基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識別基本方法和基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識別方法對于鋼筋混凝土板裂縫和大跨斜拉橋斜拉索損傷有更好的敏感性，能夠準(zhǔn)確識別試驗設(shè)計的損傷。同時可以看出，基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識別方法的識別效果明顯優(yōu)于基于傳統(tǒng)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識別方法。
　　4、開展了大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)損傷識別應(yīng)用研究。將本文提出的基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識別基本方法和基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識別方法，

6、應(yīng)用于潤揚大橋斜拉橋基準(zhǔn)有限元模型，進(jìn)行斜拉索損傷識別，從損傷敏感性和噪聲魯棒性兩個方面進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明:與基本的基于振動的結(jié)構(gòu)損傷識別方法相比，基于多源信息融合的結(jié)構(gòu)損傷識別方法對斜拉索損傷更為敏感，并具有更好的抗噪性。與基于傳統(tǒng)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識別方法相比，通過證據(jù)間加權(quán)分配和修正的合成準(zhǔn)則，基于改進(jìn)證據(jù)理論的結(jié)構(gòu)損傷識別方法具有更好的損傷敏感性和噪聲魯棒性。
　　5、針對通過損傷識別指標(biāo)相對大小來確定損傷位置的損傷