基于小波有限元與一階Tikhonov正則化的移動(dòng)車載識(shí)別研究.pdf

1、車橋一直是交通工程的重要部分。在長(zhǎng)期的車橋系統(tǒng)監(jiān)測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)移動(dòng)車輛通過時(shí)，橋面所承受的移動(dòng)載荷不能視為靜態(tài)的；另一方面，對(duì)大跨度公路或鐵路橋梁的實(shí)時(shí)荷載識(shí)別及其安全狀態(tài)評(píng)估變得越來越重要和迫切。因此，對(duì)車橋系統(tǒng)中的移動(dòng)載荷進(jìn)行識(shí)別具有至關(guān)重要的意義。
　　 本文對(duì)車橋系統(tǒng)中的車橋建模及移動(dòng)載荷識(shí)別方法進(jìn)行了研究，將文中提出的方法與傳統(tǒng)的方法想比較，針對(duì)不同結(jié)構(gòu)下的模型，分析在不同因素，例如噪聲、測(cè)量參數(shù)、車橋系統(tǒng)參數(shù)的影響

2、下，車橋模型及移動(dòng)車載識(shí)別方法的可行性及準(zhǔn)確性，為橋梁結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估及車輛超重監(jiān)測(cè)，也為今后的橋梁設(shè)計(jì)等提供更為準(zhǔn)確的依據(jù)。
　　 本文的主要研究?jī)?nèi)容和取得的成果有：
　　 (1)提出了一種新的車橋系統(tǒng)建模方法，即小波有限元法(WFEM)。該方法采用區(qū)間B樣條小波尺度函數(shù)，通過轉(zhuǎn)換矩陣使物理參數(shù)以小波系數(shù)的函數(shù)表達(dá)出來，從而將物理空間與小波空間關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)模型的小波參數(shù)化。利用該小波尺度函數(shù)的多尺度多分辨特性，模擬出模型的

3、細(xì)節(jié)或框架特征，從而達(dá)到調(diào)節(jié)模型精度的目的?；谠撃Ｐ偷恼駝?dòng)分析表明，與傳統(tǒng)有限元方法(TFEM)相比，本文提出的車橋系統(tǒng)建模方法對(duì)單元數(shù)需求少且精度高，這對(duì)于提高大型或復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型的精度與分析效率具有重要意義。
　　 (2)提出了一階Tikhonov正則化技術(shù)與動(dòng)態(tài)規(guī)劃法相結(jié)合的移動(dòng)載荷識(shí)別方法。首先對(duì)狀態(tài)空間下的車橋系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行離散，通過微小時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)各參數(shù)間的關(guān)系建立起待識(shí)別移動(dòng)載荷與測(cè)得動(dòng)響應(yīng)之間的聯(lián)系。采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃

4、法，通過迭代運(yùn)算建立系統(tǒng)參數(shù)與優(yōu)化變量之間的關(guān)系，對(duì)優(yōu)化變量進(jìn)行逆序與正序的反復(fù)迭代運(yùn)算，最終獲得最優(yōu)的移動(dòng)載荷。由于識(shí)別過程中的病態(tài)問題，借助L-曲線法選取最優(yōu)正則化參數(shù)，并采用一階Tikhonov正則化消除識(shí)別結(jié)果中的兩端振蕩現(xiàn)象、平滑噪聲的影響。數(shù)值仿真結(jié)果表明，本文提出的一階Tikhonov正則化與動(dòng)態(tài)規(guī)劃法相結(jié)合的識(shí)別方法，不僅能夠平滑噪聲，而且能夠消除移動(dòng)載荷進(jìn)入及移出橋面時(shí)的兩端振蕩現(xiàn)象。
　　 (3)對(duì)簡(jiǎn)支梁及連