橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)模型不僅能用于地震作用下橋梁損傷的識別與判斷,還能為橋梁抗震設(shè)計提供新思路,因此對橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)建模方法研究具有很高的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)的地震響應(yīng)分析方法有靜力分析法與時程分析法。前者因忽略高階振型,分析結(jié)果存在較大誤差;后者因參數(shù)計算困難,難以被推廣使用。隨著橋梁健康監(jiān)測的發(fā)展,大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)被采集,這滿足了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的數(shù)據(jù)條件,而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是一種自適應(yīng)高度非線性建模方法。因此,本文引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法中的LSTM網(wǎng)絡(luò),對某斜拉橋地震響應(yīng)進行建模。然后提出基于橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)模型的損傷識別方法,將本文所建的模型應(yīng)用于損傷識別領(lǐng)域。主要研究如下:1.收集地震動與橋梁響應(yīng)數(shù)據(jù),建立數(shù)據(jù)庫。首先根據(jù)橋梁響應(yīng)數(shù)據(jù)特征提出數(shù)據(jù)選取規(guī)則;然后以此規(guī)則收集地震動及橋梁響應(yīng)時程數(shù)據(jù),對收集到的數(shù)據(jù)進行預處理與統(tǒng)計分析;將處理后的數(shù)據(jù)做成數(shù)據(jù)庫用于后續(xù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模。2.利用LSTM網(wǎng)絡(luò)對橋梁結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)進行建模。首先介紹了LSTM網(wǎng)絡(luò)的基本數(shù)學原理與搭建步驟;然后對基于LSTM網(wǎng)絡(luò)橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)建模方法的可行性進行分析;之后設(shè)計LSTM網(wǎng)絡(luò)計算圖,根據(jù)計算圖建立地震動-索塔響應(yīng)模型... 

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析方法研究現(xiàn)狀
        1.2.2 損傷識別方法研究現(xiàn)狀
        1.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法研究現(xiàn)狀
    1.3 基于LSTM網(wǎng)絡(luò)地震響應(yīng)建模的可行性分析
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 基本原理
    2.1 引言
    2.2 地震響應(yīng)分析方法及原理
        2.2.1 靜力分析法原理
        2.2.2 時程分析法原理
    2.3 損傷識別建模方法及原理
        2.3.1 傳遞函數(shù)模型
        2.3.2 離散狀態(tài)空間方程
        2.3.3 自回歸模型
    2.4 遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法及原理
        2.4.1 經(jīng)典遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法
        2.4.2 LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法
    2.5 本章小結(jié)
第3章 某斜拉橋地震響應(yīng)數(shù)據(jù)庫建立
    3.1 引言
    3.2 某斜拉橋健康監(jiān)測系統(tǒng)簡介
        3.2.1 某斜拉橋基本信息
        3.2.2 健康監(jiān)測系統(tǒng)布置情況
    3.3 數(shù)據(jù)選取規(guī)則
    3.4 數(shù)據(jù)預處理及分析
        3.4.1 數(shù)據(jù)預處理
        3.4.2 數(shù)據(jù)分析
    3.5 訓練集與測試集數(shù)據(jù)庫建立
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于LSTM網(wǎng)絡(luò)的橋梁地震響應(yīng)模型
    4.1 引言
    4.2 LSTM網(wǎng)絡(luò)計算圖及參數(shù)選取
        4.2.1 LSTM網(wǎng)絡(luò)計算圖設(shè)計
        4.2.2 模型參數(shù)選取
        4.2.3 模型參數(shù)分析
        4.2.4 模型評價指標
    4.3 某斜拉橋地震響應(yīng)模型
        4.3.1 地震動-索塔加速度模型
        4.3.2 地震動-箱梁加速度模型
    4.4 模型結(jié)果分析
        4.4.1 模型訓練結(jié)果
        4.4.2 模型測試結(jié)果
        4.4.3 結(jié)果分析
    4.5 模型在損傷識別中的應(yīng)用
        4.5.1 KL散度及損傷識別方法
        4.5.2 基于地震響應(yīng)模型的應(yīng)用算例
        4.5.3 算例結(jié)果分析
        4.5.4 方法討論
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]時程信號的Hilbert-Huang變換與小波分析[J]. 石春香,羅奇峰.  地震學報. 2003(04)

博士論文
[1]基于數(shù)據(jù)驅(qū)動和物理模型的結(jié)構(gòu)地震損傷識別方法研究[D]. 陶冬旺.哈爾濱工業(yè)大學 2013

碩士論文
[1]震后橋梁結(jié)構(gòu)的時域損傷識別[D]. 劉越.西南交通大學 2010



本文編號：3696726