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《探析基于光纖光柵傳感的橋梁損傷識(shí)別與評(píng)估系統(tǒng)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文基于光纖光柵傳感的橋梁損傷識(shí)別與評(píng)估系統(tǒng)研究姓名：孫硯飛申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：交通信息工程及控制指導(dǎo)教師：姜德生20080501武漢理工人學(xué)博士學(xué)位論文摘要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新的大型橋梁數(shù)目日益增多的同時(shí)，現(xiàn)役橋梁由于受氣候、環(huán)境等因素的影響以及長(zhǎng)期的靜、動(dòng)荷載作用，其強(qiáng)度和剛度隨著時(shí)間的增加而降低，各種損傷也隨之產(chǎn)生，給橋梁帶來重大的安全隱患。因此對(duì)于橋梁的健康監(jiān)測(cè)一直是橋梁專家們關(guān)注的課題。橋梁的健康監(jiān)測(cè)不只是傳統(tǒng)的橋梁檢測(cè)技術(shù)的簡(jiǎn)單改進(jìn)，一個(gè)真正意義上的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該具有以下功能：由傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境荷載(風(fēng)、地震、溫度和
2、交通荷載等)以及結(jié)構(gòu)整體性態(tài)變量(如結(jié)構(gòu)位移和加速度等)和局部性態(tài)變量(如應(yīng)變等)；能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采集、遠(yuǎn)程傳輸并對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施有效管理；能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的參數(shù)識(shí)別、結(jié)構(gòu)有限元模型修正以及結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別和定位等功能；最后是損傷后處理，是基于對(duì)橋梁的損傷狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判定的情況下，對(duì)損傷橋梁的損傷狀態(tài)進(jìn)行定量評(píng)估，分析橋梁的健康狀況，以及更進(jìn)一步的對(duì)損傷橋梁的后處理提出解決方案，確定經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的橋梁維修、養(yǎng)護(hù)策略。前兩個(gè)功能是健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，后兩個(gè)功能是健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心和最終目標(biāo)。本文以光纖光柵振動(dòng)傳感器和振動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)
3、研究了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心：損傷識(shí)別和損傷狀態(tài)評(píng)估。根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和粗糙集這兩種信息處理方法的各自特點(diǎn)，分別將其應(yīng)用于橋梁的損傷識(shí)別和損傷后橋梁的損傷狀態(tài)等級(jí)評(píng)估。提出了建立以光纖光柵振動(dòng)傳感器為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的橋梁損傷評(píng)估系統(tǒng)的基本構(gòu)想。為此，本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究工作。(1)為了獲得準(zhǔn)確有效的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)以作為正確的損傷識(shí)別的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)了基于匹配光柵濾波解調(diào)的光纖光柵振動(dòng)傳感器，既解決了波長(zhǎng)解調(diào)速度的問題，又消除了溫度變化對(duì)傳感器的影響，讓靈敏度與頻率響應(yīng)這對(duì)矛盾達(dá)到很好的統(tǒng)一。數(shù)據(jù)采集通過USB口進(jìn)行，在LabVIEW環(huán)境下調(diào)用采集卡的動(dòng)態(tài)鏈接
4、庫函數(shù)進(jìn)行多通道數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示和存儲(chǔ)。為損傷識(shí)別提供有效的數(shù)據(jù)保障。(2)基于頻響函數(shù)的損傷識(shí)別法可以避免復(fù)雜的模態(tài)分析，并能在頻域范圍內(nèi)提供更多的結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息，采用主成分分析對(duì)頻響函數(shù)進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)壓縮和特征抽取，解決了基于頻響函數(shù)的損傷識(shí)別在實(shí)際應(yīng)用中面臨的數(shù)據(jù)過多的問題。(3)將自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于橋梁的損傷模式識(shí)別，通過對(duì)鋼箱梁模武漢理T大學(xué)博十學(xué)位論文型模擬的各種常見損傷模式的測(cè)試，將頻響函數(shù)的主成分作為輸入向量的自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在經(jīng)過足夠的訓(xùn)練后，基本可以有效識(shí)別各損傷模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)損傷的定位和定量分析。(4)損傷后橋梁的狀
5、態(tài)等級(jí)評(píng)估是對(duì)橋梁進(jìn)行管理和養(yǎng)護(hù)的基礎(chǔ)。在前人工作的基礎(chǔ)上，以《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》為參考，對(duì)橋梁各子結(jié)構(gòu)狀態(tài)和整體損傷狀態(tài)進(jìn)行了離散分級(jí)，并利用粗糙集抽取橋梁各參數(shù)與整體損傷狀態(tài)之間的分類規(guī)財(cái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于橋梁的損傷狀態(tài)的分級(jí)評(píng)估，不僅對(duì)橋梁的維修和養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)，同時(shí)粗糙集約簡(jiǎn)的結(jié)果也可以為橋梁的結(jié)構(gòu)分析提供參考。關(guān)鍵詞：光纖光柵振動(dòng)損傷評(píng)估頻響函數(shù)主成分分析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)粗糙集Il武漢理下大學(xué)博十學(xué)位論文AbstractAlongwiththedevelopmentofthenationaleconomy,moreandmorelarge-spanbridgesar
6、econstructed，andtheexistingbridgessufferfromtheweather,environmentfactorsandtheactionofthestaticandactiveloadsimposedonthem．Thestrengthandstiffnesswilldegradewiththetimerunning,anddamageswilloccurastheresult，whichendangerthesafetyofthebridges．Accordingly,thebridgesafetymonitoringha
7、sbeenreceivedmoreandmoreconcernfromstructureexperts．Atrulybridgesafetymonitoringsystemisnotjustthesimpleimproveofthemonitoringmethods．Itshouldbeinvolvedthefunctionsasfollowing：Monitoringtheenvironmentloadandtheentireandlocalstatevariablewithvarioussensors；Acquiretheresponsedataofth
8、ebridgesynchronouslyandman
