本文依托導(dǎo)師主持的國家自然科學(xué)基金面上項目“基于影像輪廓線疊差分析獲取橋梁全息變形及結(jié)構(gòu)狀態(tài)演繹方法探索（51778094）”,借助機器學(xué)習(xí)構(gòu)建監(jiān)測數(shù)據(jù)與橋梁安全狀態(tài)之間的映射關(guān)系,嘗試將機器學(xué)習(xí)與橋梁結(jié)構(gòu)長期健康監(jiān)測進(jìn)行結(jié)合,對機器學(xué)習(xí)在橋梁安全狀態(tài)識別中的應(yīng)用開展了相關(guān)研究。主要研究內(nèi)容如下。1、基于原始數(shù)據(jù)相似度矩陣的鋼桁混凝土組合梁訓(xùn)練數(shù)據(jù)樣本繁衍方法研究在實驗室內(nèi)設(shè)計并制作縮尺的鋼桁-混凝土組合梁試件,對多種損傷工況下的鋼桁-混凝土組合梁開展靜載試驗,獲取試驗梁的撓度數(shù)據(jù)和桿件的應(yīng)變數(shù)據(jù)。提出了基于協(xié)方差矩陣的訓(xùn)練樣本相似度算法,根據(jù)訓(xùn)練樣本相似度矩陣的正態(tài)分布特征,提出基于置信區(qū)間的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)繁衍準(zhǔn)則。研究具備離散數(shù)據(jù)處理能力的生成對抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),建立了由生成網(wǎng)絡(luò)和判別網(wǎng)絡(luò)共同組成的生成對抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。利用數(shù)據(jù)繁衍準(zhǔn)則和生成對抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),人工生成了各損傷工況下的撓度和應(yīng)變數(shù)據(jù)。2、基于變形（應(yīng)變,撓度）數(shù)據(jù)樣本的橋梁損傷識別方法研究針對組合梁試件撓度和應(yīng)變數(shù)據(jù)特征,構(gòu)建BP（Back propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),選擇適合于機器理解結(jié)構(gòu)力學(xué)非線性行為的sigmoi... 

【文章來源】：重慶交通大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

近年來典型

第一章緒論第一章緒論1.1研究背景及意義隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對交通的依賴程度日益突出，橋梁安全是道路暢通的重要保障，任何阻礙和中斷交通所造成的損失都遠(yuǎn)非工程本身造價所能比擬。橋梁結(jié)構(gòu)的安全檢查包括三年一次的定期檢測和每月不少于一次的橋梁結(jié)構(gòu)經(jīng)常性巡檢。對于第二種橋梁結(jié)構(gòu)經(jīng)常性安全檢查而言，往往是通過巡檢工人對橋面或是橋梁立面開展人工肉眼巡查，亦或是借助望遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)距離觀察橋面。這種巡檢方式難以避免的帶來一個問題就是，針對量大面廣的常規(guī)橋梁，由于管養(yǎng)從業(yè)人員的數(shù)量、素質(zhì)、經(jīng)費及手段的限值，往往是有其形而少其實，難以及時發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的安全隱患。這一情況不僅在我國，包括西方發(fā)達(dá)國家在內(nèi)的世界各國均普遍存在，致近年來國內(nèi)外橋梁坍塌事故逐趨頻發(fā)，如圖1.1所示。傳統(tǒng)以人工視覺巡查為主的橋梁經(jīng)常性安全檢查缺乏量化的科學(xué)依據(jù)，難以達(dá)到及時發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)安全隱患的實效。(a)臺灣高屏大橋(b)盤錦田莊臺遼河大橋(c)攀枝花倮果大橋圖1.1近年來典型的橋梁坍塌事故因此，為提高特大型或特重要橋梁運營安全的可靠性，國內(nèi)目前大量采用對橋梁安裝結(jié)構(gòu)長期健康監(jiān)測系統(tǒng)，即在橋梁結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點安裝相應(yīng)類型的傳感器（如圖1.2所示），以獲取結(jié)構(gòu)在相應(yīng)點的位移、應(yīng)變、索力、加速度、傾斜度等動靜力響應(yīng)數(shù)據(jù)，還可安裝計重器、交通視頻監(jiān)測器、溫濕度計等以獲得橋梁的直接和環(huán)境作用數(shù)據(jù)，并以無線或有線方式傳輸至終端進(jìn)行分析處理，使橋梁的安全狀態(tài)評價具有量化的科學(xué)依據(jù)，并可實時監(jiān)測橋梁運營及結(jié)構(gòu)狀況，比傳統(tǒng)的人工肉眼巡查具有突出的優(yōu)勢。顯然，所采用傳感器的數(shù)量越多、質(zhì)量越高，所獲得橋梁的輸入及輸出信息越全面和可靠，監(jiān)測評價結(jié)果越準(zhǔn)確。

重慶交通大學(xué)碩士學(xué)位論文圖1.2橋梁遠(yuǎn)程健康監(jiān)測系統(tǒng)然而在實際橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測過程中，目前存在“重系統(tǒng)構(gòu)建，輕系統(tǒng)應(yīng)用；重數(shù)據(jù)收集、輕數(shù)據(jù)分析”的問題，即目前上述橋梁遠(yuǎn)程健康監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用還存在盲區(qū)，對系統(tǒng)傳回的海量數(shù)據(jù)還顯得“心有余而力不足”，導(dǎo)致這樣的原因本文分析有四點：第一，橋梁結(jié)構(gòu)受制于其復(fù)雜的地貌環(huán)境，施工過程存在很大的不確定性，施工質(zhì)量把控相對而言也比較難，這一施工特點導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)成型后與結(jié)構(gòu)設(shè)計狀態(tài)存在較大的差別，這也是橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬很難真實反映結(jié)構(gòu)本身安全狀態(tài)的關(guān)鍵原因之一，也是橋梁就結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)識別領(lǐng)域目前存在的技術(shù)瓶頸。因此，大部分橋梁結(jié)構(gòu)的實測數(shù)據(jù)還不能直接與有限元模型相結(jié)合來判斷結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)。第二，橋梁本身是由復(fù)合材料組成的各向異性的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，大部分橋梁還是超靜定結(jié)構(gòu)，這就導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的空間受力狀態(tài)復(fù)雜，不同損傷部位對結(jié)構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)的表征敏感度不盡相同，很難通過單一的監(jiān)測結(jié)果就能反映出結(jié)構(gòu)的損傷特性，但是盲目的增加傳感器的數(shù)量和監(jiān)測位置又會導(dǎo)致監(jiān)測成本劇增。第三點也是最重要的一點，目前橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測設(shè)備的硬件技術(shù)還不盡成熟，監(jiān)測設(shè)備普遍存在噪聲高和壽命與橋梁結(jié)構(gòu)壽命不匹配的問題。橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測設(shè)備傳回的數(shù)據(jù)帶有大量的噪聲這已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測需要解決的首要問題，甚至往往對降噪投入的精力大于了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測本身，監(jiān)測傳感器的降噪技術(shù)雖然有很多成果和創(chuàng)新，但是噪聲會掩蓋結(jié)構(gòu)損傷信號，為橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別帶來困擾已是不爭的事實。另一方面，傳感器的壽命無法與橋梁結(jié)構(gòu)動輒幾十年的壽命周期相匹配，監(jiān)測的精度會隨著結(jié)構(gòu)服役年限的增加不斷降低，回傳數(shù)據(jù)質(zhì)量不佳也是導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)損傷識別中應(yīng)用困難?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于支持向量機和改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的路基邊坡穩(wěn)定性研究[J]. 史笑凡,楊春風(fēng),王可意.  公路交通科技. 2019(01)
[2]基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的遮擋圖像修復(fù)算法[J]. 曹志義,牛少彰,張繼威.  北京郵電大學(xué)學(xué)報. 2018(03)
[3]結(jié)合地震易損性分析的橋梁地震損傷識別[J]. 單德山,周筱航,楊景超,李喬.  振動與沖擊. 2017(16)
[4]卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究綜述[J]. 李彥冬,郝宗波,雷航.  計算機應(yīng)用. 2016(09)
[5]深度學(xué)習(xí)研究綜述[J]. 尹寶才,王文通,王立春.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2015(01)
[6]基于靜力應(yīng)變及遺傳優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城市立交橋梁損傷識別[J]. 宮亞峰,程永春,焦峪波.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2011(S2)
[7]基于模態(tài)曲率理論及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的簡支梁橋損傷識別[J]. 劉寒冰,焦峪波,程永春,宮亞峰.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2011(04)
[8]鐵路橋梁損傷的統(tǒng)計模式識別[J]. 單德山,付春雨,李喬.  橋梁建設(shè). 2011(01)
[9]基于支持向量機的靜力損傷識別方法[J]. 付春雨,單德山,李喬.  中國鐵道科學(xué). 2010(05)
[10]基于模糊聚類和支持向量機的損傷識別方法[J]. 冉志紅,李喬.  振動工程學(xué)報. 2007(06)

碩士論文
[1]基于異常變形的鋼—砼組合梁損傷識別試驗研究[D]. 雷楊崑.重慶交通大學(xué) 2018
[2]基于深度學(xué)習(xí)理論的橋梁損傷識別研究[D]. 謝祥輝.西南交通大學(xué) 2018
[3]對話生成的對抗學(xué)習(xí)的研究[D]. 張海平.華中師范大學(xué) 2018
[4]基于CloudStack云平臺的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 呂俊蒙.北京交通大學(xué) 2015
[5]基于支持向量機的梁橋損傷識別[D]. 孫衛(wèi)泉.西南交通大學(xué) 2008
[6]基于特征融合與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的手寫體數(shù)字識別技術(shù)研究[D]. 袁氫.武漢科技大學(xué) 2007
[7]有限元模型修正技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用研究[D]. 陳宇.西南交通大學(xué) 2006



本文編號：3429232