基于車致振動(dòng)響應(yīng)的鐵路橋梁損傷識別方法研究.pdf

1、處于復(fù)雜環(huán)境中的鐵路橋梁結(jié)構(gòu)尺寸大、剛度大且承受的活載大，這使得結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)中存在著與荷載的相關(guān)性。現(xiàn)有損傷識別方法未考慮這種相關(guān)性，所以將這些方法應(yīng)用到鐵路橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別中時(shí)，存在很多局限性。為此，結(jié)合研究小樣本情況下機(jī)器學(xué)習(xí)規(guī)律的統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論，對列車荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)的損傷識別進(jìn)行專門研究，并完成了以下幾個(gè)方面的工作：
　　 ⑴針對與列車荷載相關(guān)的損傷，提出了鐵路橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別的子區(qū)域法：首先通過結(jié)構(gòu)易損性分析，確定結(jié)

2、構(gòu)易損部位；再根據(jù)易損部位的損傷狀態(tài)，從列車在橋梁上行駛的時(shí)間區(qū)域中選擇出若干子區(qū)域；然后在每個(gè)子區(qū)域內(nèi)，假定所研究的易損部位的損傷狀態(tài)保持不變，進(jìn)行損傷識別研究。
　　 ⑵針對結(jié)構(gòu)損傷程度與荷載的相關(guān)性，采用5步策略分析每個(gè)子區(qū)域內(nèi)的損傷識別：損傷預(yù)警、損傷等級劃分、損傷位置識別、損傷程度識別和損傷精確識別。
　　 ⑶由于結(jié)構(gòu)完好狀態(tài)和損傷狀態(tài)之間有較大的區(qū)別，所以將損傷預(yù)警看作統(tǒng)計(jì)學(xué)中的模式識別問題；以加速度時(shí)程數(shù)據(jù)

3、構(gòu)建損傷指標(biāo)，優(yōu)化樣本庫，然后利用統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論中支持向量機(jī)分類算法建立損傷預(yù)警模型。將所提方法應(yīng)用到一個(gè)三跨連續(xù)梁數(shù)值模型，結(jié)果表明：當(dāng)測試數(shù)據(jù)對應(yīng)的列車模型與訓(xùn)練樣本對應(yīng)的相接近時(shí)，損傷預(yù)警識別模型具有較好的區(qū)分能力和一定的抗噪聲能力。
　　 ⑷由于不同損傷等級的結(jié)構(gòu)狀態(tài)之間存在較大的差別，可將損傷等級劃分看成模式識別問題，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的支持向量機(jī)分類算法，判斷測試結(jié)構(gòu)處于較差、差的和危險(xiǎn)3個(gè)等級中的哪一個(gè)等級。針對一個(gè)三

4、跨連續(xù)梁，建立損傷等級劃分模型，并利用不同的測試數(shù)據(jù)檢驗(yàn)該模型，結(jié)果表明：所提出的方法能夠?qū)⒋郎y的結(jié)構(gòu)狀態(tài)劃分到正確的等級中。
　　 ⑸針對損傷位置識別的特點(diǎn)，提出了損傷位置識別的分層法：首先識別出損傷所在的區(qū)間，然后識別所在的子區(qū)間；再將每一層中的位置識別看成一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)中的模式識別問題，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論中的支持向量機(jī)分類算法建立損傷位置識別模型；然后針對該模型，構(gòu)建適合的位置識別指標(biāo)，優(yōu)化樣本庫。最后使用三跨連續(xù)梁數(shù)值模型檢驗(yàn)

5、所提出的方法，結(jié)果表明：該方法能夠較準(zhǔn)確地識別出損傷發(fā)生的位置，而且有一定的抗噪聲能力。
　　 ⑹由于損傷程度是連續(xù)變化的，可將損傷程度識別問題看成統(tǒng)計(jì)學(xué)中的回歸估計(jì)問題，以加速度時(shí)程數(shù)據(jù)所構(gòu)建的指標(biāo)作為自變量，以損傷程度作為因變量，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論中的支持向量機(jī)回歸算法進(jìn)行求解。三跨連續(xù)梁橋的數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果表明：該方法能夠較準(zhǔn)確地識別出損傷所在子區(qū)間的整體損傷程度，但結(jié)果具有一定離散性。
　　 ⑺針對損傷精確識別的特點(diǎn)，