基于静力的智能桥梁结构智能计算方案的研究.pdf

第 卷，第 期 中 国 铁 道 科 学 ! ! #$% ! ’$ ! 年 月 ， ! ( ( ) *+,’- .-,/0-1 2*,3’*3 -456% !(() !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 文章编号： （ ） 7((789)! !(() (!8((:;8( 基于静力的智能桥梁结构智能计算方案的研究 7 ! 淡丹辉 ，何广汉 （ 同济大学 土木工程防灾国家重点实验室，上海 ； 西南交通大学 土木工程学院，四川 成都 ） 7 !(((=! ! 9((()7 摘 要：智能土木 桥梁结构在线监测环境下的智能计算是结构智能化的必要条件。通过对该环境下两种基 于静力的计算路线的分析比较，给出了一个集神经网络力学反问题解法和有限元力学正问题解法为一体的智能 计算方案。方案通过对荷载 （被定义为结构工作状态指标）的实时识别和实时分检，以及分检状态流的有限元 分析，建立实时、在线的结构健康监测机制和准实时、在线的结构健康诊断机制。结合模型试验，对方案予以 初步实现并进行了仿真验证，其仿真计算结果表明该方案是可行的，有必要对其加以研究和完善。 关键词：智能土木 桥梁结构；智能计算；神经网络；荷载识别；健康诊断 中图分类号：?9 文献标识码：- 智能土木结构的定义为：土木桥梁结构中因嵌 诊断，也就是实现桥梁的损伤自动识别，并据此做 入部分智能子结构或智能材料，使其具有自监测、 出结构状态安全 （或健康）诊断。用于结构状态安 ［］ 自诊断、自适应或自修复等仿生功能，从而能极大 ) 全 （或健康）诊断目的的智能计算方法有两种 ， 地满足人们在结构安全性及使用维护方便性等方面 即：!无几何模型计算方法，它们不使用桥梁结构 的要求。智能桥梁结构的智能化功能在本质上是通 的结构模型，完全根据现代计算智能 （ @$A4BCDC6$E 过智能计算方案实现的。 6ECF%%6GFE@F）思想来建立计算的数学模型。 有几 本文在分析了两种智能计算解决方法优缺点的 何模型计算方法，它们使用桥梁结构的结构模型， 基础上，给出了一个集神经网络力学反问题解法和 结合力学原理及结构有限元分析方法进行结构的计 有限元力学正问题解法为一体的智能计算方案。在 算。 该方案中，神经网络模型被用来完成对作用在结构 ! ! 两种计算路线比较 上荷载 （被定义为结构工作状态指标）的实时识 文献 ［］所述的两种计算路线，虽然各自都 ) 别，形成了智能桥梁结构的健康状态自监测功能； 能实现智能桥梁结构智能计算模块所要求的一些基 识别所得荷载信息则通过有限元分析映射为桥梁结 本任务，但二