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茅草街大桥健康监测方案以及传感器优化布置的研究
| 论文题名： | 茅草街大桥健康监测方案以及传感器优化布置的研究 |
| 关键词： | 桥梁;健康监测;传感器;优化布置;适应度函数;拱桥;优化计算;遗传算法;全球定位系统;桥梁健康监测 |
| 摘要： | 为了避免或减小桥梁在运营期间由于各种原因出现损伤破坏而造成的损失，必须对桥梁结构采取有效的监测手段，桥梁健康监测也就逐渐受到各界的关注。 本文首先介绍了桥梁健康监测的基本内容，对一些基本概念作出了注解，尤其是对国内外近年来桥梁健康监测发展情况做了介绍。并且针对目前我国桥梁健康监测的发展形势提出了自己的一些看法。相对于斜拉桥和悬索桥，拱桥的健康监测在我国还处于滞后阶段。因此本文着重研究了益阳茅草街大桥——目前我国最大跨径的无推力中承式钢管混凝土拱桥的健康监测布设方案。其中，成功将遗传算法的适应度函数应用于寻求拱桥主要构件传感器最优布点。 接下来本文介绍了目前传感器优化布设的研究情况。传感器的优化布设作为目前桥梁健康监测的一个研究热点，已经引起了许多学者的广泛关注。在这一部分里本文介绍了传感器优化布设的一些常用的算法和方法。 然后本文利用遗传算法寻求茅草街大桥桥面板、拱肋上的传感器最优布点。用Ansys软件对茅草街大桥建立简单的模型后，对这两个不同的构件采用了两种不同的适应度函数进行优化计算。计算过程利用Fortran语言编写了迭代计算的程序。最终得到了优化后的传感器布测方案。这种计算方法是可以在同类型桥梁的健康监测中推广应用的。 本文还针对茅草街大桥提出了两套健康监测方案。首先是没有对桥梁主要构件的传感器做优化布设，仅仿照青马大桥的方案采用GPS(全球定位系统)结合传感器的简单方案。然后是利用前面对桥面板和拱肋的优化计算结果对全桥提出的详细布设方案。通过两种方案的比较，可以看出优化后的方案的成本得到了有效的降低，同时这种方案也完全能够达到监测桥梁健康状况的目的。 根据本文的研究，将遗传算法应用于寻求拱桥的主要构件的传感器最优布点是完全可行并且行之有效的。这种算法还可以推广到其他各类型拱桥的健康监测中去，而且还可以为其他类型大跨桥梁、组合桥梁的健康监测方案提供借鉴与参考。 |
| 作者： | 左云 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 陈明宪;赵跃宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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