基于小波包和RBF網(wǎng)絡(luò)的橋梁損傷識別研究.pdf

1、大型橋梁是道路交通的關(guān)鍵結(jié)合部位與控制部位，是國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分。橋梁結(jié)構(gòu)在長期的自然環(huán)境和運營荷載的共同作用下，逐漸產(chǎn)生損傷。結(jié)構(gòu)損傷不斷地累積、增大，直至橋梁被破壞。因此，對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行在線健康監(jiān)測和損傷識別，及時掌握橋梁的現(xiàn)狀，并及時加以維護(hù)，不僅可以節(jié)約大量的破壞維修資金，而且還能避免不必要的生命財產(chǎn)損失。 在工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，采集的結(jié)構(gòu)響應(yīng)信號?；煊写罅康脑肼暎菇Y(jié)構(gòu)特征不明顯，降低了損傷識

2、別精度，所以對采集的信號進(jìn)行消噪處理，增大信號與結(jié)構(gòu)狀態(tài)的對應(yīng)性是非常必要的。同時，影響大型橋梁結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的因素具有隨機(jī)性、模糊性和信息不完備性，需要神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這樣具有自適應(yīng)、非線性、魯棒性等優(yōu)點的模式匹配算法。 本文采用目前一個較新的熱點研究方法－－小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，并改變過去使用小波與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的經(jīng)典模型的方法，利用小波包良好的信號消噪能力和徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)收斂速度快、泛化能力強(qiáng)的優(yōu)點，建立一個符合工程實際、適合工程應(yīng)用

3、的松散小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：首先用小波包分析法對結(jié)構(gòu)的響應(yīng)信號進(jìn)行消噪處理；然后將由處理后的信號識別出的模態(tài)參數(shù)作為損傷指標(biāo)，即徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)；最后，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的檢驗樣本輸入到已訓(xùn)練好的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的損傷識別與判定。 本文主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： 1.闡述了基于結(jié)構(gòu)動力特性的損傷識別技術(shù)的研究概況與健康監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，總結(jié)了小波分析法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法在損傷識別中的應(yīng)用情況，系統(tǒng)地論述了各種損傷

4、識別指標(biāo)，并比較和分析了各自的優(yōu)點與不足。 2.詳細(xì)地論述了小波包分析及其應(yīng)用于信號消噪的基本理論，闡述了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及組成和應(yīng)用設(shè)計方法，提出了一個全新的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，即小波包-RBF網(wǎng)絡(luò)模型。 3.建立了典型的斜拉橋有限元模型，并將建立好的小波包-RBF網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于環(huán)境激勵下的大型橋梁結(jié)構(gòu)的損傷識別。比較了組合損傷指標(biāo)和單一損傷指標(biāo)、新模型和經(jīng)典小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的識別效果，得出了新模型的優(yōu)