实时监测桥梁寿命预测理论及应用PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　桥梁结构健康监测的背景及意义 1

1.2　桥梁健康监测系统的发展及应用现状 4

1.2.1　桥梁健康监测的发展历程 4

1.2.2　桥梁健康监测系统的应用现状 5

1.3　桥梁结构的安全性评价与寿命预测的发展 9

1.3.1 常规工程结构耐久性、使用寿命预测研究现状及分析 9

1.3.2　基于远程实时监测的使用寿命预测理论研究相关前期工作 11

参考文献 13

第2章　桥梁结构动力监测原理 15

2.1　概述 15

2.2　结构系统动力计算 15

2.2.1　单自由度系统 16

2.2.2 多自由度系统 18

2.2.3　桥梁结构动力系统 20

2.3　结构模态参数识别 25

2.3.1　单自由度系统传递函数、频响函数及参数识别 25

2.3.2 多自由度系统传递函数和频响函数 27

2.3.3　结构模态模态参数辩识 29

2.4　结构物理参数的识别 35

2.4.1　模态转换理论的频率识别法 35

2.4.2　动力复合反演的时域识别法 47

2.5　桥梁结构动力学监测 59

2.5.1　桥梁结构动力学特性测试 59

2.5.2　桥梁健康监测动力学特征应用 60

2.6　小结 61

参考文献 62

第3章　桥梁健康实时监测系统方案设计 63

3.1　桥梁健康实时监测信息采集系统研究及应用 63

3.1.1　总体设计原则 63

3.1.2　桥梁健康实时监测内容的选择 64

3.1.3　主要参数的监测方法 65

3.2　桥梁健康监测传感器布设优化方法 80

3.2.1　传感器优化布置原则 80

3.2.2　基于遗传算法的传感器优化布设方法 81

3.3　典型桥梁安全远程实时监测集群系统 84

3.3.1 马桑溪长江大桥健康监测系统 85

3.3.2　重庆高家花园大桥 94

3.4　基于线性与非线性桥梁监测测点信息分析及应用 100

3.4.1　桥梁健康监测测点关联特性 100

3.4.2　基于时延转移熵与时延互信息的测点非线性关联特性分析 100

3.4.3　基于线性相关性的桥梁监测多传感器测点间关联分析 104

3.5　桥梁监测测点相关性在结构安全评估和预测中的应用 109

3.5.1　基于测点相关性的结构安全可靠度评估 109

3.5.2　基于相关度的结构损伤识别 110

3.6　小结 111

参考文献 111

第4章　桥梁健康监测信息的预处理 112

4.1　概述 112

4.2　海量数据处理 112

4.2.1　海量数据 112

4.2.2　海量数据的特点 112

4.2.3　海量数据管理的需求 113

4.2.4　海量数据的处理方法 114

4.3　数据失真的处理 116

4.3.1　监测信息数据失真的提出 116

4.3.2　数据失真的特点 117

4.3.3　数据失真的分类与表现形式 118

4.4　数据失真的识别方法 122

4.4.1　单点数据失真的识别 123

4.4.2　连续数据失真判断 127

4.5　数据失真的修复 129

4.5.1　趋势曲线修复法 129

4.5.2　神经网络修复法 136

4.5.3　修复方法的优缺点分析 138

4.6　数据换算处理 139

4.7　小结 141

参考文献 142

第5章　基于混沌时间序列的结构响应信息非线性分析 144

5.1　混沌动力学概述 144

5.1.1　混沌基本理论 144

5.1.2　混沌系统识别 146

5.2　时间序列 149

5.2.1 时间序列组成及分解 149

5.2.2　信号的奇异性检测与消噪 154

5.2.3　时间序列的时频特性分析 158

5.2.4 时间序列ARMA模型 164

5.3　混沌时间序列 170

5.3.1　基本理论 170

5.3.2　计算混沌特征参数 170

5.4　桥梁结构实时响应时间序列的混沌性分析 174

5.4.1　桥梁结构的非线性 174

5.4.2　基于Melnikov方法的桥梁结构混沌临界分析 176

5.4.3　桥梁健康实时监测时间序列 180

5.4.4　基于桥梁健康实时监测数据的混沌指标分析研究 182

5.5　基于混沌时间序列的桥梁结构状态评估研究 184

5.5.1　基于混沌时间序列的桥梁结构状态评估及预测 184

5.5.2　混沌在桥梁监测、评估与预测中应用展望 186

5.6　小结 186

参考文献 187

第6章　基于桥梁健康监测信息的结构抗力衰变特征分析 188

6.1　概述 188

6.2　结构本构关系理论 189

6.2.1　线弹性模型 189

6.2.2　非线弹性本构模型 190

6.2.3　弹塑性本构模型 191

6.3　影响桥梁抗力衰变的内、外因素分析 192

6.3.1 不确定性影响因素 193

6.3.2　收缩、徐变及松弛 194

6.3.3　碱-集料反应 195

6.3.4　混凝土、钢筋强度的时变效应 197

6.3.5　预应力损失 197

6.3.6　混凝土的碳化 198

6.3.7　钢筋的锈蚀 199

6.3.8　结构裂缝 202

6.3.9　荷载效应 202

6.4　结构抗力衰变特征因子的分析 204

6.4.1　静力特征因子 204

6.4.2　动力特征因子 205

6.4.3　基于混沌非线性分析的信号特征因子 210

6.5　基于桥梁实时监测信息的抗力特征因子分析及提取 211

6.5.1　基于桥梁健康监测信息的结构静、动力特征因子的提取 211

6.5.2　基于实时监测时间序列的混沌特征因子提取 219

6.6　基于桥梁实时监测信息反演物理参数的结构抗力分析研究 223

6.6.1　桥梁结构物理识别法方法分析 224

6.6.2　基于结构物理参数识别的结构抗力演变分析 225

6.7　基于动力特征因子的结构抗力分析研究 230

6.7.1 单因子对结构抗力的反映 230

6.7.2 多因子对结构抗力的反映 231

6.7.3　基于BP神经网络的结构抗力评估研究 234

6.8　基于混沌特征的桥梁结构抗力状态辨识研究 237

6.9　小结 239

参考文献 239

第7章　桥梁营运期随机荷载效应及其演变分析 241

7.1　桥梁营运期荷载效应特性分析 241

7.1.1　主梁挠度和应变的主要影响因素分析 241

7.1.2　营运期桥梁荷载效应特性演变分析 244

7.1.3 营运期桥梁荷载效应特性指标的构建 245

7.2　活载效应和劣化效应信息的提取技术 248

7.2.1 结构响应监测信息的时间多尺度特点 248

7.2.2　小波分析理论 249

7.2.3 多尺度分析及Mallat算法 250

7.2.4　活载效应信息的提取 251

7.2.5　劣化效应信息的提取 254

7.3　基于实时监测信息的桥梁结构荷载效应演变规律分析 255

7.3.1 马桑溪长江大桥健康监测系统 255

7.3.2　荷载效应的提取及其演变规律分析 255

7.4　小结 262

参考文献 263

第8章　桥梁营运期使用寿命评估及预测研究 264

8.1　在役桥梁剩余寿命概述 264

8.1.1　结构寿命的定义 264

8.1.2　钢筋混凝土结构寿命预测的准则 264

8.1.3　桥梁寿命评估及预测方法 265

8.2　大型在役桥梁结构时变可靠度分析 266

8.2.1　可靠度理论 266

8.2.2　基于BP神经网络的桥梁可靠度分析 278

8.2.3　GA-BP神经网络在桥梁可靠度评估中的应用 283

8.3 基于结构物理参数和荷载效应的时变可靠度结构寿命评估及预测 285

8.3.1 基于桥梁健康监测信息动态调整的时变可靠度寿命评估预测 285

8.3.2　传统桥梁结构寿命预测模式分析 288

8.3.3　基于结构物理参数和荷载效应的时变可靠度结构寿命评估 289

8.4　基于“一类学习”模式识别的桥梁寿命预测分析 290

8.4.1　基于一类SVM模式识别的桥梁寿命预测分析 290

8.4.2　基于信息几何混沌SVM桥梁寿命预测模型修正 292

8.5　基于最优停时理论的桥梁抗力及寿命演变研究 294

8.5.1　最优停时理论 294

8.5.2　基于最优停时理论的桥梁结构寿命演变研究 296

8.6　小结 297

参考文献 298