大跨空间结构重点区域的应力识别方法

摘要

大跨空间结构是衡量一个国家建筑科技水平的重要标准之一，它外形独特美观，结构体系复杂，通常也是举办大型活动、人员聚集的场所，因此保证其施工和服役阶段的安全性尤为重要。结构健康监测技术是保证重大土木工程建造和服役安全的重要手段之一，它利用布置在结构中的传感器，实时获取结构的相关响应信息；并通过对采集数据的分析，识别出结构的状态，对结构的不安全因素在早期加以监测和预警，从而保证结构的服役安全。
　　根据结构中应力应变的变化推测结构的健康状态是一个常用的监测手段，因为结构的任何不安全因素都会导致结构承载状态的变化，进而导致结构应力应变分布的改变。为充分运用布置在结构上的应变传感器的实测信息，把握结构重点区域的应力分布，对结构的安全性进行预警，本文针对大跨空间结构重点区域的应力识别方法进行研究，探讨了基于模糊模式识别和信息融合的应力识别方法，并通过网壳结构和国家游泳中心钢膜结构重点区域的应力识别分析，验证了该方法的有效性和可行性。
　　本文的主要研究内容包括以下几个方面：
　　(1)探讨了基于有限实测值的应力识别方法。通过分析模糊模式识别的基本理论，研究了依据布置在结构有限杆件上的应变传感器的测量，通过模糊模式识别方法，获得结构重点区域杆件应力的方法，并在此基础上提出了基于改进模糊模式识别的应力识别方法。
　　(2)为了提高结构重点区域应力识别的精度，提出了基于信息融合的重点区域应力识别方法。首先，根据结构的相似性将结构划分为若干区域，将受力较不利区域定为重点区域；其次，分别通过布置在各区域的传感器的实测信息识别出结构重点区域的杆件应力；再次，运用D-S证据理论对参与融合的各区域的实测信息进行选择；最后，利用选取的各区域的实测信息对重点区域应力的识别结果，基于加权数据融合方法，获得重点区域应力的综合识别结果。
　　(3)通过网壳结构重点区域的应力识别分析，讨论了模糊模式识别和信息融合相关参数的选取，同时评价了方法的可行性，并在此基础上分析了在噪声和传感器故障影响下该方法的识别结果的可靠性。
　　(4)以国家游泳中心钢膜结构健康监测系统为背景进行仿真模拟，评价该方法实现大型复杂结构重点区域应力识别的可行性和有效性。
　　本论文提出了大跨空间结构重点区域的应力识别方法，为大跨空间结构重点区域的应力识别及运营阶段的安全性预警提供了新的手段。该方法的识别精度较高，仿真分析结果表明，即使传感器的测量受到噪声干扰或者存在传感器故障，该方法的应力识别结果仍具有较高的可信性。

目录

大跨空间结构重点区域的应力识别方法

STRESS IDENTIFICATION ON THE KEY REGION OF LARGE SPAN SPACE STRUCTURE

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1课题来源

1.2课题研究的目的和意义

1.3本课题的国内外研究现状

1.4本文研究的主要内容

第2章 基于有限实测值的应力识别方法

2.1引言

2.2模糊模式识别理论

2.3基于模糊模式识别的应力识别方法

2.4小结

第3章 基于信息融合的重点区域应力识别方法

3.1引言

3.2信息融合的基本方法

3.3信息融合的主要技术

3.4重点区域的应力识别方法

3.5小结

第4章 网壳结构重点区域的应力识别分析

4.1引言

4.2有限元模型及识别区域的划分

4.3风力作用下结构重点区域的应力识别分析

4.4地脉动作用下结构重点区域的应力识别分析

4.5小结

第5章 国家游泳中心钢膜结构的应力识别分析

5.1引言

5.2工程概况

5.3有限元模型及识别区域的划分

5.4地脉动作用下结构重点区域的应力识别分析

5.5地震作用下结构重点区域的应力识别分析

5.6小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢