现有大跨径桥梁有限元模型修正(finite element model updating,FEMU)方法一般未考虑运营荷载对结构动力特性的影响,导致修正后模型的参数变异性大。鉴于此,提出了一种考虑运营荷载的层次贝叶斯有限元模型修正方法,该方法包含考虑温度...现有大跨径桥梁有限元模型修正(finite element model updating,FEMU)方法一般未考虑运营荷载对结构动力特性的影响,导致修正后模型的参数变异性大。鉴于此,提出了一种考虑运营荷载的层次贝叶斯有限元模型修正方法,该方法包含考虑温度和交通荷载的概率参数修正、概率响应预测和结构状态评估。首先,根据监测数据的相关性分析结果确定了计算理论频率时需要考虑的荷载。随后,建立了温度-弹性模量线性关系,并基于动态称重(weigh-in-motion,WIM)数据,提出一种车辆荷载估计方法,以在有限元模型中定量考虑运营荷载对结构频率的影响。同时,引入两阶段马尔科夫链蒙特卡洛(Markov chain Monte Carlo,MCMC)采样方法和响应面代理模型,以提高概率模型修正的计算速率。该方法在一座采集了两年监测数据的大跨径拱桥上得到了验证。结果表明,在考虑运营荷载、参数不确定性和建模误差后,实测频率基本处于预测频率的95%置信区间内。最后,基于实测响应和预测响应置信区间提出了一个结构状态指标,并利用该指标检测出该桥的路面铺装更换过程。展开更多
在软土地区深基坑工程中,选取合适的土体本构模型并确定参数,对基坑开挖中的变形预测及支护结构优化设计尤为重要。为解决软土地区基坑工程中修正剑桥模型参数难以准确获取的问题,提出基于室内试验-贝叶斯理论的建筑基坑软土参数反演方...在软土地区深基坑工程中,选取合适的土体本构模型并确定参数,对基坑开挖中的变形预测及支护结构优化设计尤为重要。为解决软土地区基坑工程中修正剑桥模型参数难以准确获取的问题,提出基于室内试验-贝叶斯理论的建筑基坑软土参数反演方法。首先,通过室内三轴固结不排水试验及标准固结-回弹试验,获取2种土层的修正剑桥模型参数的试验取值及参数反演区间。其次,利用PLAXIS 3D建立基坑有限元模型,运用极差分析法对2种土层的修正剑桥模型参数进行敏感性分析,得出围护结构侧移、地表沉降和坑底隆起对模型参数的敏感性排序。最后,构建基于现场实测数据的贝叶斯反分析框架,利用马尔科夫蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)算法获取修正剑桥模型参数在不同开挖阶段的后验分布。研究结果表明,贝叶斯反分析方法可用于修正剑桥模型的参数更新,参数更新后的相对误差与其敏感度相关,敏感度越高的参数更新后误差越大。采用更新后的参数计算基坑开挖引起的围护结构水平位移,并与实际监测值进行对比,计算误差相较于利用室内试验参数进行计算的结果显著减小,说明参数更新能提高反分析参数的准确性,验证了贝叶斯反演方法的可靠性和准确性。研究结果可为基坑工程的设计和施工提供理论依据和技术支持。展开更多
变异函数量化了空间2点地质属性的变异性,对地质统计分析至关重要。当地质数据随空间坐标呈现趋势变化时,正确选择和估计变异函数十分困难。为实现变异函数的模型选择和参数估计,提出了基于贝叶斯理论的变异函数选择方法,采用拉普拉斯...变异函数量化了空间2点地质属性的变异性,对地质统计分析至关重要。当地质数据随空间坐标呈现趋势变化时,正确选择和估计变异函数十分困难。为实现变异函数的模型选择和参数估计,提出了基于贝叶斯理论的变异函数选择方法,采用拉普拉斯近似方法将后验概率分布近似为高斯分布。首先计算出参数的后验概率分布,随后分别计算每个备选变异函数的贝叶斯模型证据,以确定最优模型。探讨了3种模型选择方法在变异函数选择中的适用性,包括贝叶斯模型证据(BME)、Akaike information criterion(AIC)识别准则和Bayesian information criterion(BIC)识别准则。通过实测静力触探试验的锥端阻力数据,说明了该方法,并从模型拟合度和复杂度罚值2个方面比较3种方法在变异函数模型选择中的差异性。研究表明,给定试验数据条件下,BME能够合理地考虑变异函数的拟合度和复杂性;而AIC和BIC识别准则在模型参数个数相同时,仅能反映不同变异函数的拟合度差异,因此,在这种情况下推荐采用BME选择变异函数。本研究方法能够在考虑趋势项参数条件下合理地选择地质统计学变异函数,所选最优变异函数与试验变异函数较一致,为地质统计学分析提供了有效的参考。展开更多
文摘现有大跨径桥梁有限元模型修正(finite element model updating,FEMU)方法一般未考虑运营荷载对结构动力特性的影响,导致修正后模型的参数变异性大。鉴于此,提出了一种考虑运营荷载的层次贝叶斯有限元模型修正方法,该方法包含考虑温度和交通荷载的概率参数修正、概率响应预测和结构状态评估。首先,根据监测数据的相关性分析结果确定了计算理论频率时需要考虑的荷载。随后,建立了温度-弹性模量线性关系,并基于动态称重(weigh-in-motion,WIM)数据,提出一种车辆荷载估计方法,以在有限元模型中定量考虑运营荷载对结构频率的影响。同时,引入两阶段马尔科夫链蒙特卡洛(Markov chain Monte Carlo,MCMC)采样方法和响应面代理模型,以提高概率模型修正的计算速率。该方法在一座采集了两年监测数据的大跨径拱桥上得到了验证。结果表明,在考虑运营荷载、参数不确定性和建模误差后,实测频率基本处于预测频率的95%置信区间内。最后,基于实测响应和预测响应置信区间提出了一个结构状态指标,并利用该指标检测出该桥的路面铺装更换过程。
文摘在软土地区深基坑工程中,选取合适的土体本构模型并确定参数,对基坑开挖中的变形预测及支护结构优化设计尤为重要。为解决软土地区基坑工程中修正剑桥模型参数难以准确获取的问题,提出基于室内试验-贝叶斯理论的建筑基坑软土参数反演方法。首先,通过室内三轴固结不排水试验及标准固结-回弹试验,获取2种土层的修正剑桥模型参数的试验取值及参数反演区间。其次,利用PLAXIS 3D建立基坑有限元模型,运用极差分析法对2种土层的修正剑桥模型参数进行敏感性分析,得出围护结构侧移、地表沉降和坑底隆起对模型参数的敏感性排序。最后,构建基于现场实测数据的贝叶斯反分析框架,利用马尔科夫蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)算法获取修正剑桥模型参数在不同开挖阶段的后验分布。研究结果表明,贝叶斯反分析方法可用于修正剑桥模型的参数更新,参数更新后的相对误差与其敏感度相关,敏感度越高的参数更新后误差越大。采用更新后的参数计算基坑开挖引起的围护结构水平位移,并与实际监测值进行对比,计算误差相较于利用室内试验参数进行计算的结果显著减小,说明参数更新能提高反分析参数的准确性,验证了贝叶斯反演方法的可靠性和准确性。研究结果可为基坑工程的设计和施工提供理论依据和技术支持。
文摘变异函数量化了空间2点地质属性的变异性,对地质统计分析至关重要。当地质数据随空间坐标呈现趋势变化时,正确选择和估计变异函数十分困难。为实现变异函数的模型选择和参数估计,提出了基于贝叶斯理论的变异函数选择方法,采用拉普拉斯近似方法将后验概率分布近似为高斯分布。首先计算出参数的后验概率分布,随后分别计算每个备选变异函数的贝叶斯模型证据,以确定最优模型。探讨了3种模型选择方法在变异函数选择中的适用性,包括贝叶斯模型证据(BME)、Akaike information criterion(AIC)识别准则和Bayesian information criterion(BIC)识别准则。通过实测静力触探试验的锥端阻力数据,说明了该方法,并从模型拟合度和复杂度罚值2个方面比较3种方法在变异函数模型选择中的差异性。研究表明,给定试验数据条件下,BME能够合理地考虑变异函数的拟合度和复杂性;而AIC和BIC识别准则在模型参数个数相同时,仅能反映不同变异函数的拟合度差异,因此,在这种情况下推荐采用BME选择变异函数。本研究方法能够在考虑趋势项参数条件下合理地选择地质统计学变异函数,所选最优变异函数与试验变异函数较一致,为地质统计学分析提供了有效的参考。
