基于支持向量机的静力损伤识别方法.pdfVIP

第 31卷 ，第5期 中 国 铁 道 科 学 Vol_31 No．5 2010年 9月 CHINA RAIIW AY SCIENCE September，2010 文章编号：lOOl4632 (2OlO 基于支持向量机的静力损伤识别方法 ． 付春雨，单德山，李 乔 (西南交通大学 土木工程学院，四川 成都 610031) 摘 要：针对使用静力测试数据进行桥梁结构损伤识别时容易出现误判的问题 ，基于支持向量机理论，提 出1种新的静力损伤识别方法。将损伤识别过程分为损伤发生识别、损伤位置识别和损伤程度识别 3个步骤。 使用理论计算结果与测试数据比较的方法判断损伤是否发生 ，采用 C_支持向量机分类算法进行损伤位置识别， 利用e_支持向量机回归算法进行损伤程度识别。将该方法与优化识别方法同时运用于 1个连续梁试验中。试验 结果表明：与优化识别方法相比，支持 向量机方法通过分开求解损伤位置和程度，并先进行结构有限元分析， 然后再使用支持向量机进行识别，将这2个过程解耦，从而降低了问题的难度，不仅能够正确地识别损伤出现 的位置，而且能够得到与实际相符的损伤程度识别结果，并且具有较好的推广能力和较强的抗噪声能力，能够 很好地对桥梁静力损伤进行识别。 关键词：桥梁结构；连续梁；静力损伤识别；支持向量机 中图分类号：U441．4 文献标识码：A 随着现代高速、重载运输的迅速发展，现有桥 损伤识别的正确率。因此下面利用支持向量机的理 梁在超负荷交通流量情况下可能会出现损伤。准确 论和方法，分开求解上述 3个问题 。 及时地识别损伤对防止恶性事故的发生、提高结构 1)是否发生损伤识别 的可靠性和耐久性具有重要意义。使用静力测试数 静力损伤识别中所采用的测试数据一般通过准 据进行结构损伤识别是 目前常用的1种损伤识别方 确的静力加载得到。将理论计算的结构在完好状态 法_】]。这些方法均是通过有反演的优化求解进行 下各加载值对应的结构静力响应值与相应测试数据 静力损伤识别。但是在实际工程应用中，由于测试 比较，若误差在容许范围内，则认为结构处于完好 数据的误差与优化算法本身的不足，容易使识别结 状态，停止计算；否则，认为结构处于损伤状态， 果陷入局部极小值而出现误判。为此，本文基于支 进人下一步结构损伤位置的识别 。 持向量机理论 ，采用分步识别的方法，进行结构静 2)损伤位置识别 力损伤识别 。 损伤位置识别采用支持向量机中的分类算法。 分类算法按照事物相似的程度组成类别，然后将各 1 基于支持向量机的静力损伤识别方 具体事物正确地归入某一类别。在桥梁结构静力损 法 伤识别中，若将同一位置损伤所对应的结构静力响 应数据看成同一类别，则不同位置损伤对应的静力 1．1 思路 响应数据会组成多个类别 。如果根据理论计算或已 结构静力损伤识别包含 3个基本问题，即识别 有试验 ，预先获得各不同类别对应的静力响应数 结构是否发生损伤、损伤位置和损伤程度。对于实 据，组合成 1个集合，并根据这个集合建立支持向 际桥梁工程结构，若直接同时求解这 3个问题，难 量分类模型，然后利用该分类模型对新的静力测试 度很大，而且得到的结果往往不正确 。但如果将这