桥面板损伤度检测的研究

文中主要阐述运用模态分析技术和神经网络方法结合进行损伤度检测的研究，用损伤后桥面板刚度的衰减来定义损伤度，用结构动侧的固有频率作参数，对已经测出损伤位置的桥梁结构的桥面板进行损伤度的检测，从而验证神经网络检测损伤度的正确性。     

基于神经网络技术的结构损伤检测与应用研究

本论文主要对基于神经网络技术的结构损伤检测理论进行了研究,并确定了结构损伤的位置与程度。对一个选悬臂板模型的损伤状况进行了数值模拟分析,并采取合适的方法构造改进型BP神经网络的输入参数,应用训练后的神经网络对结构进行了损伤检测。结果表明,该方法有效,可靠。     

预应力损伤混凝土介质中波的传播

研究了波在损伤预应力混凝土介质中的传播理论,结合实验求得伴随预应力所产生的损伤,并考虑各种其它因素引起的局部损伤的影响,对不同损伤度或不同预应力区域进行分区处理,建立波动方程式并求解．在实例计算分析中,考虑损伤度一定的情况下,求出了预应力对波传播的影响曲线;考虑预应力一定的情况下,求出了不同的损伤度对波传播的影响曲线．同时还分析了局部损伤的区域大小对波传播的影响,得到了损伤、预应力各种参数与波传播之间的定量关系,为无损检测提供依据。     

基于长短期记忆神经网络的板裂纹损伤检测方法

针对板不同位置裂纹损伤的智能分类问题,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络的板裂纹损伤检测方法.采用Abaqus二次开发建立板裂纹损伤模型,计算高斯白噪声激励下板的加速度响应,并通过数据扩充方法生成数据集,同时考虑了噪声对损伤检测的影响.建立基于LSTM的板裂纹智能检测模型,直接将板的加速度响应作为输入,不需要额外的损伤特征提取,并以最小预测误差为目标,选择模型的超参数,优化模型配置.与多层感知机模型和基于小波包变换的多层感知机模型进行对比表明,本文提出的LSTM模型在板裂纹损伤检测中具有更高的损伤定位精度和更好的适用性.     

考虑轮迹横向分布的钢箱梁桥面板U肋处受力与疲劳分析

为研究轮迹横向分布对钢桥面板受力与疲劳性能的影响,本研究基于有限元理论建立悬索桥钢桥面板有限元模型,得到不同轮载作用下、不同参数构造的钢桥面板细节的等效应力,并计算其疲劳损伤度;通过数学方法建立车辆轮迹分布模型,确定轮迹在车道不同位置的分布概率,从而提出一种考虑轮迹横向分布的疲劳损伤计算方法。结果表明:U肋与横隔板连接处的应力幅受轮迹横向分布的影响范围较小,约为1.5 m,不必考虑多车效应;U肋与横隔板厚度的增加能改善研究部位的受力性能;U肋腹板处的损伤相对较小,靠近顶板部位、腹板与底板连接部位的损伤较为严重;考虑车辆轮迹分布后的疲劳损伤度下降了74%,因此考虑车辆轮迹的位置可以提高疲劳损伤评估的精确度。     

基于频率响应的悬臂工字型钢梁的结构损伤分析

基于结构动力学的基本理论,分析了悬臂工字型钢梁的振动模态特性,推导出结构损伤因子与损伤位置和损伤程度的函数关系.根据结构频率响应,运用频率平方变化比的方法进行结构损伤的初步检测与评估.应用ANSYS有限元分析软件对一悬臂工字型钢梁在11种工况下进行模拟计算,采用单元刚度折减来模拟结构损伤,并对工字型钢梁进行模型实验.     

一种基于卷积神经网络的结构损伤检测方法

针对结构健康监测系统产生的海量数据难以高效分析的问题,采用了一种基于二维卷积神经网络的损伤识别检测方法,该方法直接将结构在外界激励作用下的加速度时程数据作为输入信息,通过卷积神经网络自动提取加速度数据中的隐含特征,识别结构的损伤.以板的损伤识别为例,给出了卷积神经网络损伤识别模型的输入数据格式、网络结构和训练方法,分析了卷积神经网络分别在不含噪声,含噪声5%、10%以及混合噪声情况下的损伤识别能力.测试结果显示这种基于加速度输入的卷积神经网络具有较高的损伤识别精度和抗噪能力,从而为结构健康监测系统数据分析和损伤识别提供了一种新的途径.     

正交铺设复合材料矩形悬臂板弯曲解析研究

应用各向异性板结构横向弯曲一般解析解 ,对承受均布载荷的正交铺设纤维增强复合材料矩形悬臂板进行弯曲分析。讨论了各向异性对板挠度的影响。分别选取强各向异性材料、弱各向异性材料进行计算分析 ,结果表明纤维方向垂直于悬臂板固定边的层合悬臂板刚度挠度最小。     

基于BP神经网络的结构损伤检测

介绍了BP神经网络的学习算法,通过对一个钢筋混凝土简支梁模型进行了损伤数值模拟,提取固有频率作为BP神经网络的输入参数,并应用简支梁损伤前后的数据输入训练好的神经网络来判断结构损伤。检测表明,该方法在结构损伤检测中具有较好的应用前景。     

岩体损伤度的点荷载强度计算及分析

根据现场点荷载强度试验的统计结果和损伤力学原理,提出了一种新的岩体损伤度计算方法,即点荷载强度计算方法.为了验证该方法的可靠性和准确性以及这种方法计算的岩体损伤度与岩体完整性指数之间的关系,进行了一系列理论推导和现场岩体声波测试与实验室岩石声波测试.结果表明:该方法计算的损伤度与岩体完整性系数表现出很好的一致性,并且该方法计算的损伤度与巷道松动圈内岩体损伤度的变化趋势一致.实测值与理论值之间的误差都在7%以内,说明通过该方法计算岩体损伤度有较高的准确性和可靠性.     

受损混凝土梁段中非均匀刚度的损伤反演

利用波传播理论,建立损伤介质的一维波动方程及反问题分析理论.采用脉冲谱技术并结合正则化思想,针对几种典型损伤模型,在瞬态波场中对损伤进行了反演的数值模拟计算,比较了是否考虑损伤度不为负值的先验信息的反演结果,得出考虑先验信息会使反演结果得到显著改进.数值模拟得到了与真值较为吻合的损伤度及其分布的反演结果.     

融合分形维值的路面裂缝损伤评价模型

针对路面裂缝损伤评定指数(PCI)计算方法没有顾及裂缝空间相关性的问题,在面向像素的损伤统计计算基础上,重构只含裂缝和背景的二值影像,利用网格法快速计算单个裂缝的分形维值,作为计算裂缝损伤度的有效贡献值,提出了融合裂缝影像分形维值的路面损伤评价指标(FPCI)。计算均方差误差率和相关系数来评价不同裂缝的空间关系,通过计算多个道路影像的裂缝损伤指数,构建了融入裂缝整体特征和裂缝间相互关系的路面裂缝损伤评价模型,并对20幅不同类型的水泥和沥青路面影像进行试验分析。研究结果表明:对同一幅图像,FPCI与实际损伤度(PPCI)最大相差绝对值为0.5%,最小相差绝对值为0.1%,而PCI试验结果与PPCI的最大相差绝对值为1.3%,最小相差绝对值为0.4%,说明FPCI方法比PCI方法更能准确刻画路面的损伤情况;PCI损伤度与实际损伤度间的均方根误差大于FPCI损伤度与实际损伤度间的均方根误差,FPCI比PCI更能体现路面裂缝的损害程度;FPCI在数理统计的基础上加入了裂缝的相关特征和空间几何特征分形维值,比PCI评价计算更趋合理,能更准确地表征路面裂缝损伤程度,可推广到路面坑槽、沉降、龟裂等其他类型损伤程度的量化计算。     

基于协同工作系数的空心板桥铰缝性能评估

为量化评估混凝土空心板桥铰缝性能,采用Midas软件建立19.6 m跨径的空心板桥有限元模型,对跨中部位不同损伤程度的铰缝进行数值模拟,得到相应工况下板梁的横向分布影响线,提出基于铰缝协同工作系数的铰缝性能判别方法,可将铰缝状态划分为完好、轻微损伤、中等损伤、严重损伤、完全失效等5个等级.同时建立了铰缝协同工作系数与损伤度、错台、开合及挠度比等指标的数学模型,应用于实际桥梁的铰缝性能评估.     

不同保护层厚度下钢筋混凝土板受力性能试验研究

在实际施工过程中,混凝土板负弯矩钢筋的保护层厚度容易偏大,这将导致板(特别是悬臂板)的承载力降低.对钢筋混凝土悬臂板和两端约束板进行了试验研究,重点研究了保护层厚度变化对板的承载力及正常使用性能的影响.对两墙约束板分别接线弹性理论和塑性内力童分布理论进行了计算;利用ANSYS进行了有限元数值模拟,并与试验结果进行了对比...     

混凝土箱梁悬臂板计算方法

针对目前混凝土箱梁悬臂板计算的不合理性,以有限元为基础,结合诸多算法,应用子模型技术分析了箱梁畸变、悬臂板长度及坡度、荷载作用位置等参数对混凝土箱梁悬臂板有效分布宽度的影响规律。在此基础上,依据最小二乘法原理,利用Matlab分布拟合得到混凝土箱梁跨中悬臂板有效分布宽度的实用计算公式。结果表明:畸变大,有效分布宽度增大;悬臂板长度和坡度与有效分布宽度变化趋势相同,呈曲线关系;荷载作用点靠近悬臂板根部,有效分布宽度变小。相对于其他算法,有效分布宽度实用计算公式所得结果接近试验数据。     

长悬臂行车道板计算在新旧桥规下的内力分析及其比较

新的桥梁设计规范中汽车荷载的较大改变使得长悬臂行车道板的计算有所变化。文章结合新旧桥规的相关规定以及长悬臂行车道板计算理论,对行车道板内力进行分析并对结果进行了比较,得到了一些相关计算中应该引起注意的结论。     

冻融循环对沥青砂浆的力学损伤及寿命预估

为了探究冻融循环作用对沥青砂浆力学损伤性能的影响,文章对不同冻融次数的沥青砂浆与其添加外掺剂KS的砂浆进行压缩试验。以抗压试验数据为基础,建立冻融循环作用下沥青砂浆的损伤预测模型,分析冻融循环作用对砂浆的力学性能影响及预测其损伤演化规律。结果表明:随着冻融循环次数的增加,2种砂浆的弹性模量和峰值应力均呈现下降趋势;在12次冻融循环作用下,添加KS砂浆的损伤度较未添加KS砂浆的损伤度降低11%,平均损伤变化率降低0.9%,前者的力学耐久性能优于后者;以冻融循环次数与损伤度为基础,建立了损伤寿命预测模型,其为西部季节性冻土地区沥青路面材料性能优化设计提供了一种新的思路。     

压电悬臂板的非线性振动控制

针对柔性悬臂板结构弯曲和扭转模态振动的测量、控制问题,采用压电传感器和驱动器进行优化配置及非线性振动控制.首先,建立了粘贴分布式压电片的悬臂板有限元模型;其次,基于所建立的模型和一种能量耗散方法进行了压电驱动器/传感器的位置配置,实现了弯曲和扭转模态振动在检测及驱动上的解耦;最后,提出一种非线性控制算法,建立了压电悬臂板实验平台,通过实验进行弯曲和扭转模态振动控制的比较研究.结果表明,该非线性控制算法可以更快速地抑制振动,传感器/驱动器配置可以实现弯曲和扭转模态振动的测量及控制解耦.     

基于应力损伤的电力机车传动系统损伤度模型

参照现有机械结构应力损伤基本原理,分析电力机车传动系统设备故障的本质原因,提出一种基于应力分析的电力机车传动系统损伤度模型.该模型采用迈因纳准则和可靠性原理,对电力机车传动系统设备进行大修期限估算,计算出各个关键设备的损伤度,从而估算出电力机车传动系统的大修期限.     

局部火灾下混凝土箱梁悬臂板变形与有效分布宽度

针对受火后混凝土箱梁悬臂板的挠变与塌裂耦合灾害,利用热-力耦合方法对局部火灾模式下混凝土箱梁高温场、悬臂板变形及有效分布宽度进行了分析,研究了混凝土箱梁单侧局部火灾高温强热模式,计算了此模式下混凝土箱梁横桥向和纵桥向温度场的分布状态,分析了迎火面和背火面悬臂板变形和有效分布宽度随延火时间与荷载比的变化规律。研究结果表明:箱梁单侧腹板和翼缘板下侧受火,迎火面温度相对其他部位较高,背火区温度无变化,火温从箱形截面外侧到内侧呈明显的半渗层状梯度分布;顺桥向温度梯度线以强热区为中心沿跨径呈层流状分布,火灾的局部效应显著;迎火面悬臂板挠度随延火时间的增加逐渐增大,背火面悬臂板挠度随延火时间的增加直线下降,迎火面悬臂板挠度变化趋势明显大于背火面悬臂板挠度的变化趋势,并且挠度随荷载比的增加呈非线性增长关系;迎火面悬臂板有效分布宽度随延火时间的增加而减小,背火面悬臂板有效分布宽度随延火时间的增加而增大。研究可为桥梁的抗火设计实用方法的提出与火灾后桥梁加固提供依据。