土木工程中結(jié)構(gòu)識別方法的研究.pdf

1、該文在深入分析現(xiàn)有結(jié)構(gòu)識別方法的基礎(chǔ)上,針對觀測不完整及數(shù)據(jù)誤差造成的識別困難,基于三種類型觀測數(shù)據(jù)——靜力位移觀測數(shù)據(jù)、模態(tài)觀測數(shù)據(jù)、時域動力響應(yīng)數(shù)據(jù),開展了結(jié)構(gòu)識別方法的研究.該文的主要研究工作如下:首先通過對土木工程結(jié)構(gòu)識別方法的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行研究與總結(jié),認(rèn)識到觀測自由度不完整及觀測數(shù)據(jù)誤差是制約結(jié)構(gòu)識別發(fā)展與應(yīng)用的主要因素,指出在觀測不完整及不精確基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)識別方法的研究是土木工程結(jié)構(gòu)識別的發(fā)展方向,闡述了該文研究的背景及意義

2、,確定了該文研究的總體思路.針對廣泛存在于結(jié)構(gòu)參數(shù)估計、結(jié)構(gòu)損傷識別、大壩參數(shù)反演、巖土力學(xué)反演中的一類結(jié)構(gòu)識別問題——基于靜力位移觀測的結(jié)構(gòu)識別,建立了結(jié)構(gòu)參數(shù)識別的部分特征結(jié)構(gòu)分配法.對基于靜力位移結(jié)構(gòu)識別問題的參數(shù)分組及可辨識性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了討論,建立了基于模擬退火-單純形的完全非線性識別算法.使用部分特征結(jié)構(gòu)分配法對結(jié)構(gòu)參數(shù)估計、結(jié)構(gòu)損傷識別、大壩分區(qū)彈模反演問題進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明該文方法在觀測不完整及數(shù)據(jù)誤差條件下具有較好的數(shù)

3、值穩(wěn)定性和魯棒性.為了克服柔度陣比較法可能出現(xiàn)錯誤損傷定位,提出了結(jié)構(gòu)損傷定位的柔度投影法.首先,通過理論分析證明了柔度投影法對低階模態(tài)參數(shù)敏感的特性及其損傷定位原理;其次,根據(jù)模型縮聚和振型擴展對柔度投影法定位能力影響的對比研究,將柔度投影法與多目標(biāo)優(yōu)化振型擴展算法結(jié)合使用,實現(xiàn)了觀測自由度不完整條件下的結(jié)構(gòu)損傷定位;最后,在統(tǒng)計意義的框架下定義了加權(quán)柔度投影誤差,解決了數(shù)據(jù)誤差條件下的損傷定位問題.通過對典型結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬研究表明,

4、該文建立的柔度投影法能夠在觀測不完整、不精確條件下有效地解決結(jié)構(gòu)損傷定位問題.在柔度投影法的基礎(chǔ)上,建立了基于觀測柔度陣的結(jié)構(gòu)損傷識別方法.從觀測柔度陣出發(fā),提出了結(jié)構(gòu)識別的部分特征結(jié)構(gòu)分配識別模型,建立了識別問題的線性化、擬線性化和完全非線性算法,并通過對三種算法的對比研究,確定了用于結(jié)構(gòu)損傷識別的完全非線性識別算法.將結(jié)構(gòu)損傷識別的完全非線性算法與柔度投影法結(jié)合,利用頻率觀測數(shù)據(jù)較為精確的特點,使用混合法研究了數(shù)據(jù)誤差條件下的損傷識

5、別問題.地震動作用下的時域識別技術(shù)是結(jié)構(gòu)識別領(lǐng)域的一個重要研究方向.針對觀測自由度不完整的剪切型結(jié)構(gòu),建立了地震動輸入和未知結(jié)構(gòu)參數(shù)的復(fù)合反演方法.該文所建立的方法分為兩個階段:地震動子結(jié)構(gòu)反演和單元結(jié)構(gòu)參數(shù)識別.首先,使用子結(jié)構(gòu)識別技術(shù),研究了未知參數(shù)、觀測不完整條件下的地震動輸入反演問題,建立了未知輸入的最小二乘估計算法;其次,在估計地震動輸入的基礎(chǔ)上,使用廣義Kalman濾波器方法,識別全部單元結(jié)構(gòu)參數(shù).研究結(jié)果顯示,復(fù)合反演的兩