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原文传递基于可靠度的大型桥梁智能评估系统核心问题研究

论文题名：	基于可靠度的大型桥梁智能评估系统核心问题研究
关键词：	斜拉桥;桥梁管理系统;损伤识别;遗传算法;神经网络
摘要：	随着经济的迅速发展，计算分析工具及建造技术的进步，近20年来世界范围内桥梁建设也得到了突飞猛进的发展，新桥型不断出现、跨度急剧加大。这些大型桥梁经过一段时间的运营，逐渐暴露出一系列的损伤特征及影响桥梁正常、安全通车的问题，对这类大型基础设施的养护、维修、评估与管理对于国民经济建设关系重大。在对大型桥梁实施定期检测的基础上开展既有桥梁损伤识别、安全性评估与管理系统的研究具有广阔的应用前景和现实意义。本文结合正在实施的招宝山大桥健康监测与结构评估项目，针对建立基于可靠度的既有大型桥梁评估与管理系统所面临的一系列核心问题，开展了如下研究： 1.分析了既有桥梁生命期成本构成，并定量考虑社会对桥梁失效风险的容许程度，引入风险分析中的生活质量指标的概念，分别提出了基于生命周期成本效益分析和生活质量指标法确定多水平既有公路桥梁评估目标可靠指标的方法。 2.研究了利用灰色聚类评判法进行既有公路桥梁缺损状态分级的方法。通过引入模糊评判的层次分析法对各聚类指标事先赋权，考虑严重缺陷构件对结构安全性和可靠性影响突出的实际，提高了评判结果的科学性和合理性。 3.提出了基于通用有限元程序ANSYS的优化方法进行梁式桥梁模型修正和损伤识别的实用方法。 4.系统总结了基于模型修正的损伤识别方法及其在大跨度桥梁中的应用状况，提出基于遗传算法的模型修正进行大型土木结构损伤识别的方法，并介绍了利用VC集成Matlab和ANSYS开发的复杂结构遗传算法损伤识别程序的原理。在混凝土斜拉桥定期索力检测与主梁关键截面应力监测结果的基础上，建立了混凝土斜拉桥损伤识别的遗传优化反分析模型。并对宁波招宝山斜拉桥的损伤识别进行了仿真计算，验证了本文方法的有效性。 5.研究了大跨度斜拉桥斜拉索安全性分析方法。考虑构成斜拉索的高强钢丝本构行为的不均匀性和钢丝之间的相互影响，建立了斜拉索的强度模型，并从可靠度观点出发分析了斜拉索在桥梁运营条件下的安全系数的变异和演化特性，对斜拉桥拉索的安全性进行了评估。 6.提出了复杂结构可靠度分析的人工智能响应面法。综合了VC与Matlab混合编程技术、基于VC和APDL的ANSYS二次开发技术及Matlab的遗传算法(GA)和神经网络(NN)工具箱函数，编制了可以适应各种复杂工程结构的可靠度分析程序。最后通过算例分析，证明了所提方法的正确性和程序的有效性。 7.开展了基于神经网络原理进行结构快速近似分析方法的研究。详细对比分析了不同的网络类型及网络参数、样本集构造方法对结构分析精度与效率的影响。建立了招宝山大桥非线性平面分析的神经网络模型。 8.提出基于径向基函数网络(RBF)的结构快速分析模型的在役斜拉桥结构可靠度评估的MonteCarlo方法，利用该方法考虑多种失效模式对宁波招宝山大桥运营期静力可靠度进行了分析。最后总结了本文的研究成果并对未来的研究方向做出了展望。
作者：	朱劲松
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	肖汝诚
授予学位：	博士后
授予学位单位：	同济大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文