基于UKF的桥梁运营状态下结构参数与损伤识别

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:betteryear2009
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对于桥梁结构,在自然环境因素、长期交通荷载共同作用下,结构不可避免会出现一定程度的损伤,导致承载能力降低,因此需要对桥梁进行监测,根据结构响应输出信号来识别结构模态参数或者物理参数,评估桥梁实际性能,确保结构的可靠性。对于大跨桥梁结构,很难通过主动施加外部激励的方法进行参数识别,而且现场采集结构响应信号会受到环境等噪声干扰,给识别带来影响。因此,本文在桥梁运营状态下,通过无迹卡尔曼滤波方法对参数识别进行了研究,具体研究内容如下:(1)针对桥梁结构Rayleigh阻尼系数直接扩展到状态量中进行识别可能会导致不收敛或者不能准确收敛,本文介绍了一种改进的阻尼系数识别方法——每次UT采样后,通过最小二乘法对状态量中阻尼系数分量进行更新,提高了阻尼系数的识别精度。(2)研究了基于结构响应互相关函数的无迹卡尔曼滤波识别方法,在环境激励下,可以不用确定输入进行参数估计,并对简支箱梁桥进行了数值模拟分析,验证了该方法的适用性。(3)在移动车辆荷载作用下,观测不同位置、不同类型结构响应,采用无迹卡尔曼滤波方法,通过MATLAB建立Euler梁单元模型以及MATLAB-OpenSees仿真平台对桥梁损伤识别进行了数值仿真分析。数值分析结果表明,以应变作为观测量的识别精度高于以位移作为观测量的识别精度;基于OpenSees纤维单元模型识别精度高于Euler梁单元模型。
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