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用人工神经网络估计桥梁的行为及桥梁挠度测量的一种新方法

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第一章引言

1.1概述

1.2本文主要研究内容

1.2.1用神经网络方法模拟环境作用下的桥梁行为

1.2.2大跨桥梁主梁挠度长期监测的新方法

第二章国内外桥梁结构安全监测系统研究与发展

2.1桥梁结构安全监测系统简介

2.1.1桥梁健康监测系统的结构

2.1.2桥梁监测系统的发展过程

2.1.3国内外大型桥梁监测系统实施概况

2.2目前国内桥梁结构安全监测系统存在的问题

2.2.1数据采集中存在的问题

2.2.2数据分析时存在的问题

2.3本文的思路

2.3.1神经网络方法与传统数值方法的比较

2.3.2可行性分析

第三章人工神经网络的理论与方法

3.1人工神经网络简介

3.1.1什么是神经网络

3.1.2神经网络的研究历史

3.2BP网络

3.2.1 BP网络的学习功能

3.2.2BP学习规则的数学推导

3.2.3BP网络的特点

3.3一个算例

3.3.1计算一(训练样本较少)

3.3.2计算二(训练样本较多)

3.4 小结

第四章BP网络计算方法

4.1 MATLAB简介

4.1.1 MATLAB语言产生的背景及特点

4.1.2神经网络工具箱(Neural Network Toolbox)

4.2几个参数的比较与选择

4.2.1网络结构参数的选择

4.2.2网络学习参数的选择

4.3小结

第五章工程背景应用

5.1大佛寺长江大桥及其安全监测系统简介

5.1.1工程背景

5.1.2重庆大佛寺长江大桥监测系统实施概况

5.2数据采集说明与分析

5.2.1大佛寺长江大桥温度与挠度采集子系统

5.2.2采集数据分析

5.3实例验证

5.3.1建立网络

5.3.2计算一

5.3.3计算二

5.3.4计算三

5.3.5计算四

5.3.6计算五

5.3.7计算六

5.4 小结

第六章大跨度桥梁主梁挠度长期监测新方法

6.1概述

6.1.1挠度长期监测的几种常用方法

6.1.2几种方法技术指标的比较

6.1.3几种方法使用中的比较

6.2本文方法

6.3实例结果

6.4 小结

参考文献

致谢

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摘要

大型桥梁是一个国家的经济命脉,为了保证桥梁结构的安全运营对其进行结构安全监测十分必要.一套完善的桥梁结构安全监测系统其内容是多方面的,其中包括:长期、自动、实时的采集桥梁结构安全监测所需的各项参数,对采集数据进行合理的分析,制订桥梁结构安全运营的标准,并且能对非正常的运营状态作出及时的预警.但是到目前为止,许多因素都在制约着桥梁结构安全监测系统的发展,其中实用的挠度数据处理方法与挠度测试方法是比较突出的两个问题.挠度是结构安全监测系统中大家普遍关心的一个问题,它是反映桥梁运营状态最直观的参数之一,所有荷载的作用与结构自身的变异都可以通过挠度的变化表现出来.挠度是桥梁在环境温度、车辆荷载等综合因素作用下的总响应,而在进行结构安全判别时又需要对各单项作用下的挠度响应进行分析,因此将总挠度值按照作用项分离出来是十分必要的,这一点也恰恰是常规的数值方法所不能解决的问题.在桥梁早期运营阶段,在交通量较少且挠度测试周期较短的条件下,可以排除活载、徐变、沉降等因素的影响,桥梁的挠度可以看作主要是由环境温度效应产生的,这样就建立了温度挠度的一一对应关系,该文尝试用神经网络法通过实测值的训练来模拟温度与挠度之间的非线性关系,以后用它来预测桥梁使用时由温度所产生的挠度变化,从而将这部分挠度值从实时的总挠度中分离出来,以便帮助其它部分挠度效应的分析.同样的,实用且能满足精度要求的挠度测试方法也是长期困扰监测系统发展的另一个难题,该文构思了一利挠度测试的新方法,即在全桥需要测量的范围内建立压力场,桥梁结构运营时的挠度变化可以通过压力场的压力表现出来,通过传感器反应压力变化,最后再进行A/D转换得出结构的挠度变化,这个设想目前已经在海口世纪大桥上实现,取得了良好的效果.

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