基于貝葉斯模型更新的結(jié)構(gòu)損傷識別方法改進(jìn)及應(yīng)用.pdf

1、結(jié)構(gòu)地震損傷識別是土木工程領(lǐng)域的重要研究方向。受各種不確定性因素影響，結(jié)構(gòu)損傷識別是高度不確定性問題，發(fā)展可靠、高效的結(jié)構(gòu)地震損傷識別概率方法與技術(shù)成為當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。本文針對目前貝葉斯方法在實(shí)際結(jié)構(gòu)損傷概率識別中存在的突出問題，采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗(yàn)相結(jié)合的手段，從結(jié)構(gòu)響應(yīng)出發(fā)，改進(jìn)隨機(jī)抽樣技術(shù)，提出了基于貝葉斯模型更新的結(jié)構(gòu)物理參數(shù)識別和損傷診斷改進(jìn)方法，并將Park-Ang雙參數(shù)損傷模型與該方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)

2、地震損傷水平概率識別與評估。本文主要研究工作如下：
　　1、馬爾可夫鏈蒙特卡羅（MCMC）抽樣方法改進(jìn)
　　MCMC抽樣是實(shí)現(xiàn)貝葉斯模型更新的最重要技術(shù)手段之一，目前該抽樣技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中還存在計(jì)算效率低、收斂速度慢甚至不收斂、求解維度低等問題，針對這些問題，本文提出了基于最優(yōu)提議分布的逐分量自適應(yīng)Metropolis-Hastings（MH）抽樣技術(shù)與改進(jìn)算法，提高了算法的計(jì)算效率、收斂速度和穩(wěn)定性，并通過一個(gè)數(shù)值算例

3、，驗(yàn)證了所提抽樣算法的有效性與可靠性。
　　2、基于結(jié)構(gòu)時(shí)域響應(yīng)的物理參數(shù)識別貝葉斯方法
　　針對結(jié)構(gòu)損傷識別非確定性問題及目前傳統(tǒng)貝葉斯模型更新兩階段識別方法依賴于模態(tài)參數(shù)識別問題，本文將結(jié)構(gòu)時(shí)域響應(yīng)作為觀測量，根據(jù)貝葉斯模型更新方法確定結(jié)構(gòu)物理參數(shù)的后驗(yàn)聯(lián)合分布，并采用所提基于最優(yōu)提議分布的逐分量自適應(yīng)MH抽樣算法進(jìn)行分析，得到各物理參數(shù)的后驗(yàn)邊緣概率分布和最優(yōu)估計(jì)值，從而給出了基于結(jié)構(gòu)時(shí)域響應(yīng)的物理參數(shù)識別貝葉斯方法。

4、對某五層剪切型數(shù)值模擬結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)識別，結(jié)果表明：所提方法可以準(zhǔn)確的識別出結(jié)構(gòu)物理參數(shù)及其變化，并可有效降低物理參數(shù)的不確定性。
　　3、鋼筋混凝土（RC）框架結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺試驗(yàn)損傷識別
　　利用所提的基于結(jié)構(gòu)時(shí)域響應(yīng)的物理參數(shù)識別貝葉斯方法對一個(gè)3層RC框架結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮诙啻蔚卣饎?dòng)作用下的物理參數(shù)及累積損傷進(jìn)行了識別，驗(yàn)證了方法的有效性、可靠性與實(shí)用性。進(jìn)一步與傳統(tǒng)基于模態(tài)參數(shù)的結(jié)構(gòu)物理參數(shù)識別方法分析結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果表明：