基于神經(jīng)網(wǎng)絡的橋梁疲勞損傷評估研究.pdf

1、目前，我國大量早期建成的鐵路鋼橋進入了老齡期，由于這些橋梁建設時期的技術(shù)水平和設計載荷等級較低，疲勞在設計時沒有考慮或者考慮不全面，加之近幾年來鐵路運輸迅猛增加，車流量、軸重和車速大幅度提高，對這些鋼橋造成的損傷日益加重，其運營存在安全隱患。如何科學地對這些老齡鋼橋的狀態(tài)進行評估，分析這些老齡鐵路鋼橋的疲勞損傷和剩余疲勞壽命愈顯重要。 本文所做工作為“南京長江大橋結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測分級門檻值及壽命評估研究”的部分內(nèi)容。主要研究南京長江

2、大橋在列車載荷作用下主要桿件的應力時程及疲勞損傷，并把有限元分析、MATLAB編程和BP神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)相結(jié)合應用于南京長江大橋的疲勞損傷評估中。主要內(nèi)容如下： （1）回顧了橋梁疲勞評估的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了橋梁疲勞評估的若干問題和發(fā)展方向，介紹了疲勞分析的一些基本概念。 （2）系統(tǒng)介紹了疲勞評估的一些方法以及用這些方法進行疲勞損傷和剩余疲勞壽命評估的步驟，并以此為基礎確定了南京長江大橋疲勞損傷評估的思路。分析了人工神經(jīng)網(wǎng)絡的基

3、本理論，比較詳細的研究了BP神經(jīng)網(wǎng)絡、BP經(jīng)典算法和LM算法，探討了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行疲勞損傷評估的基本原理。 （3）建立了南京長江大橋的空間有限元分析模型，對列車活載過橋全過程進行了瞬態(tài)動力響應分析。將南京長江大橋監(jiān)測系統(tǒng)實測的列車軸重作為一列勻速移動的集中活載作用在縱梁節(jié)點上，列車軸重作為質(zhì)量單元加在南京橋縱梁響應節(jié)點上。 （4）利用建立的南京長江大橋空間有限元模型，計算了部分列車活載過橋全過程南京橋各主要桿件的應

4、力時程。由應力時程可以看出，列車活載作用下南京橋主要桿件產(chǎn)生的應力水平比較低，基本都在疲勞極限以下?；贛ATLAB平臺編制雨流計數(shù)法程序，對各桿件的應力時程進行統(tǒng)計處理得到疲勞應力譜，并參考英國橋梁規(guī)范BS5400中的橋梁疲勞壽命經(jīng)驗公式，計算得到各車輛活載作用下南京橋主要桿件的疲勞損傷。結(jié)果表明：列車活載對南京橋主要桿件產(chǎn)生的疲勞損傷很小。 （5）以車輛的軸重和軸距作為訓練樣本的輸入?yún)?shù)，以南京長江大橋主要桿件的損傷作為訓練