【摘要】：橋梁結(jié)構(gòu)在實際運(yùn)營中會受到環(huán)境侵蝕、材料老化與荷載長期效應(yīng)、疲勞效應(yīng)和突變效應(yīng)等多種因素的影響,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低和損傷累積等問題。近年來,國內(nèi)外突發(fā)的橋梁塌毀事故引起了社會的廣泛關(guān)注,同時運(yùn)營橋梁的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究也迅速發(fā)展。本文以模型試驗及實橋健康監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動加速度響應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計分析,結(jié)合支持向量機(jī)方法實現(xiàn)了對模型結(jié)構(gòu)的損傷識別,并提出了運(yùn)營實橋結(jié)構(gòu)安全性預(yù)警的方法,具體工作如下:(1)對框架模型實測加速度數(shù)據(jù)的均值、方差、偏度和峰度等統(tǒng)計特征進(jìn)行了損傷敏感性分析,驗證了方差指標(biāo)對結(jié)構(gòu)損傷的敏感性,對其損傷判定及定位能力展開了討論。對加速度時程響應(yīng)的概率密度函數(shù)和累積分布函數(shù)的分析表明,兩個指標(biāo)對多種損傷工況具有判定能力,但無法實現(xiàn)對于損傷的定位。(2)比較分析了結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動加速度響應(yīng)的方差、回歸系數(shù)和互相關(guān)函數(shù)幅值向量等三個統(tǒng)計特征量的損傷識別能力,結(jié)果表明以單個特征量作為支持向量機(jī)的輸入向量,對結(jié)構(gòu)損傷識別精度有限,如將三個特征量融合,構(gòu)建更高維的輸入向量,識別精度提高到100%。通過添加高斯白噪聲,驗證了支持向量機(jī)進(jìn)行損傷識別的方法具有良好的抗噪魯棒性。(3)引入了特征工程的方法,在保證結(jié)構(gòu)損傷識別精度的前提下降低支持向量機(jī)特征向量的維度,減少計算量,但是模型試驗數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明,保留下來的特征因子并不固定,該方法在實際使用當(dāng)中具有局限性。(4)針對運(yùn)營實橋海量監(jiān)測數(shù)據(jù)提出一種新的加速度響應(yīng)分析方法,將結(jié)構(gòu)的環(huán)境激振和車致振動進(jìn)行分離,分別討論了兩部分加速度響應(yīng)的統(tǒng)計分布模式。(5)以運(yùn)營橋梁實測加速度響應(yīng)的均值、方差和六個分位點(diǎn)構(gòu)建八維特征向量,建立了基于單分類支持向量機(jī)的結(jié)構(gòu)安全性預(yù)警方法。以78天的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為樣本庫,采用一類支持向量機(jī)(OCSVM)和支持向量數(shù)據(jù)描述(SVDD)兩種方法對實橋數(shù)據(jù)進(jìn)行了識別,結(jié)果表明OCSVM的識別精度優(yōu)于SVDD,且隨著訓(xùn)練樣本庫數(shù)量的增加識別精度會更高。以此提出了建立基于多點(diǎn)融合的一類支持向量機(jī)實橋結(jié)構(gòu)安全性監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的方法。
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U441.3
【圖文】：

位論文邐第二章基于支持向量機(jī)的結(jié)構(gòu)Ｒ｛０））＾Ｒｅｍｐ｛０））－＾（／＞｛ｒｉ／ｈ）＾／／，）邋＝邋＾（－－－＾１］￣ｌｎ（？７／４）必；）表示真實風(fēng)險，表示經(jīng)驗風(fēng)險，以《／／0表示置信風(fēng)險，７７險與經(jīng)驗風(fēng)險之間至少以（１－以的概率滿足式（２－４）。逡逑（２－５）可以看出，當(dāng)樣本數(shù)量《有限時，若學(xué)習(xí)機(jī)器的ＶＣ維較高，，即使經(jīng)驗風(fēng)險保持不變或者減小都不能使真實風(fēng)險最小，這便是學(xué)能力之間存在的悖論。從公式中可以看出，要想通過減小經(jīng)驗風(fēng)險來，則需要盡可能的采用ＶＣ維較低的學(xué)習(xí)機(jī)器，而為了使經(jīng)驗風(fēng)險最小，數(shù)集。上述兩個因素需要同時考慮，權(quán)衡取舍，以便得出理想結(jié)果。逡逑

每種形狀各自代表一類不同的樣本，分類超平面Ｈ對兩種樣行，二者之間的距離為叫做分類間隔。最優(yōu)分類超平面不僅能且能保證分類間隔最大，處于Ｈ１和Ｈ２上的點(diǎn)即為支持向量（Ｓ分類問題可以表述為：假如已有測試樣本集Ｄ邋＝邋ｆｔｘ，，NB￥＇＝｜，其ｅ｛－ｌ，＋邋ｌ｝為輸出空間。ｊｖ＾＿ｘ邋＋邋Ｓ邋＝邋0｝表示符合分類要求的所有超的形式可寫為：逡逑ｗｘ邋＋邋／？邋＝邋０系數(shù)向量，ｂ為偏置，且存在以下關(guān)系：逡逑NB＋邋Ｚ？）－１邋２０，／邋＝邋１，２，＂．，”隔２／｜ｖｖ｜｜最大，也就是最小化｜ｎ｜２，于是將求解最優(yōu)超平面轉(zhuǎn)化此確定的最大間隔分類超平面是唯一的，問題可描述為：逡逑／邋１逡逑

只有少數(shù)樣本ｘ；滿足＋０－１邋＝邋０，根據(jù)ＫＫＴ條件，這些樣本點(diǎn)對應(yīng)的Ｌａｇｒａｎｇｅ乘逡逑子《，４邋＞邋０，其他多數(shù)樣對應(yīng)的Ｌａｇｒａｎｇｅ乘子０，這種屬性也稱為“稀疏性”。少數(shù)ａ；邋＞邋０逡逑對應(yīng)的樣本點(diǎn)落在圖２－２中的ＨＩ和Ｈ２上，稱之為支持向量；己知通過式（２－１２）可以逡逑求出法向量Ｖ，分類閥值ｆ能通過支持向量求解。逡逑實際情況中，大多數(shù)樣本集并不是線性可分的，僅僅采用“硬間隔”的方法很難得到理逡逑想結(jié)果，因此采用“軟間隔”方法，弓丨入松弛變量為得到最大分類間隔和最小分類誤逡逑差放棄部分離群點(diǎn)（ｏｕｔｌｉｅｒ），式（２－８）可以改寫成：逡逑ｍｉｎｆ—ｌｌｗｌｌ２邋＋ＣＹ＇＾．ｌ逡逑１２１１邋１１邐（２－１９）逡逑ｓｕｂｊｅｃｔ邋ｔｏ邋NB？邋（ｗ．ｘｙ邋＋邋６）邋—邋１邋＋邋委邋ｋ邋０，／邋＝邋１，２，？邋？邋．＂７逡逑其中，Ｃ＞０為懲罰因子，代表對離群樣本點(diǎn)所帶來損失的關(guān)注度。如下圖所示：逡逑□邋＾；。。。逡逑口邋口邋口邐分類間隔＝２／｜｜ｗ｜｜逡逑圖２－３線性不可分逡逑上述討論都是針對線性分類器，若提供的樣本線性不可分，則無法求解。唯一的解決方逡逑１４逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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4 J.Zhang;Y.L.Xu;J.Li;Y.Xia;J.C.Li;;Statistical moment-based structural damage detection method in time domain[J];Earthquake Engineering and Engineering Vibration;2013年01期

5 宗周紅;褚福鵬;牛杰;;基于響應(yīng)面模型修正的橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別方法[J];土木工程學(xué)報;2013年02期

6 袁慎芳;梁棟;高寧;張宇峰;;基于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的橋梁數(shù)據(jù)異常診斷研究[J];電子科技大學(xué)學(xué)報;2013年01期

7 周綺鳳;寧永鵬;周青青;楊帆;雷家艷;;一種基于支持向量機(jī)的結(jié)構(gòu)損傷識別方法[J];廈門大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年01期

8 宗周紅;牛杰;王浩;;基于模型確認(rèn)的結(jié)構(gòu)概率損傷識別方法研究進(jìn)展[J];土木工程學(xué)報;2012年08期

9 朱軍華;余嶺;;基于時間序列分析與高階統(tǒng)計矩的結(jié)構(gòu)損傷檢測[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年01期

10 雷家艷;姚謙峰;雷鷹;劉朝;;基于隨機(jī)振動響應(yīng)互相關(guān)函數(shù)的結(jié)構(gòu)損傷識別試驗分析[J];振動與沖擊;2011年08期

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本文編號：2765170