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基于Kalman-GARCH模型的结构损伤识别
被引量：
10
1
作者
周建庭
李晓庆
+2 位作者
辛景舟
阳珊清
周应新
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2020年第6期1-7,21,共8页
基于监测数据的结构损伤识别,是桥梁健康监测系统发挥感知预警效益的重要基础。为进一步提高结构损伤识别精度,提出一种融合Kalman滤波与广义自回归条件异方差(GARCH)模型的结构损伤识别方法。采用Kalman滤波对加速度时程数据进行降噪处...
基于监测数据的结构损伤识别,是桥梁健康监测系统发挥感知预警效益的重要基础。为进一步提高结构损伤识别精度,提出一种融合Kalman滤波与广义自回归条件异方差(GARCH)模型的结构损伤识别方法。采用Kalman滤波对加速度时程数据进行降噪处理,在此基础上,建立了线性递归AR模型,对结构损伤进行识别;引入非线性递归GARCH模型,进一步提高识别精度;利用加速锈蚀损伤钢筋混凝土梁动力试验获取的加速度时程数据,对算法的有效性进行验证。结果表明:以损伤前后时间序列模型残差方差比为特征指标,能够有效识别结构损伤;与Kalman-AR模型相比,Kalman-GARCH模型能够解释部分非线性特征,弥补AR模型忽略数据异方差性所带来的识别误差,识别精度提高了14.2%。该方法可为基于海量数据的桥梁结构状态感知提供一种新的思路。
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关键词
桥梁结构
损伤识别
KALMAN滤波
时间序列
广义自回归条件异方差(GARCH)
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职称材料
考虑材料劣化的钢筋混凝土压弯构件承载力演化试验研究
被引量：
6
2
作者
辛景舟
周建庭
+2 位作者
周应新
苏欣
冉文兴
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第14期2362-2369,2396,共9页
拱、柱等压弯构件作为一种基本构件形式,常应用于高层建筑、大型空间结构和大跨桥梁中。随着服役年限的延长,其不可避免地会遭受锈蚀、碳化等。基于结构的安全性角度出发,其承载力的演化一直是学界与工程界最为关注的问题之一。为研究...
拱、柱等压弯构件作为一种基本构件形式,常应用于高层建筑、大型空间结构和大跨桥梁中。随着服役年限的延长,其不可避免地会遭受锈蚀、碳化等。基于结构的安全性角度出发,其承载力的演化一直是学界与工程界最为关注的问题之一。为研究锈蚀对钢筋混凝土(RC)压弯构件极限承载力的影响,本工作以RC拱桥为基本研究对象,设计制作了15片同截面尺寸的RC柱,基于法拉第定律获取锈蚀构件,讨论了初始锈胀裂缝的分布情况,研究了锈胀柱的裂缝发展、跨中变形和应变、极限承载力及破坏形态。基于数字图像相关技术,揭示了锈损RC压弯构件破坏全过程应变场演化规律。结果表明:(1)随着锈蚀率的增加,锈胀裂缝分布范围、宽度、长度呈增长趋势,RC柱纵向/横向刚度降低,压缩位移/挠度增大,承载能力下降,承载力最大下降40%;(2)偏心距较小的锈蚀柱在荷载作用下的截面应变仍基本符合平截面假定,随着偏心距的增大,平截面假定存在失效趋势;(3)锈胀未改变偏压的失效模式,所有压弯构件均为受压侧脆性破坏,锈蚀损伤改变了压弯构件初始偏心距,小偏心构件存在向大偏心破坏演变的可能;(4)因锈胀裂缝影响,横向应变分层明显。本工作系统描述了锈损RC压弯构件承载力演化行为,可为基于等效梁柱法的RC拱桥承载力衰变分析奠定基础。
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关键词
锈蚀
钢筋混凝土构件
承载力演化
数字图像相关技术
拱桥
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职称材料
题名
基于Kalman-GARCH模型的结构损伤识别
被引量：
10
1
作者
周建庭
李晓庆
辛景舟
阳珊清
周应新
机构
重庆交通大学土木工程学院
省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室
云南
交投集团投资
有限公司
云南武易高速公路有限公司
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2020年第6期1-7,21,共8页
基金
国家重点研发计划项目(2017YFC0806007)
国家杰出青年基金(51425801)
+1 种基金
重庆市人工智能技术创新重大主题专项重点研发项目(cstc2017rgzn-zdyfX0029)
贵州省交通运输厅科技项目(2018-122-013).
文摘
基于监测数据的结构损伤识别,是桥梁健康监测系统发挥感知预警效益的重要基础。为进一步提高结构损伤识别精度,提出一种融合Kalman滤波与广义自回归条件异方差(GARCH)模型的结构损伤识别方法。采用Kalman滤波对加速度时程数据进行降噪处理,在此基础上,建立了线性递归AR模型,对结构损伤进行识别;引入非线性递归GARCH模型,进一步提高识别精度;利用加速锈蚀损伤钢筋混凝土梁动力试验获取的加速度时程数据,对算法的有效性进行验证。结果表明:以损伤前后时间序列模型残差方差比为特征指标,能够有效识别结构损伤;与Kalman-AR模型相比,Kalman-GARCH模型能够解释部分非线性特征,弥补AR模型忽略数据异方差性所带来的识别误差,识别精度提高了14.2%。该方法可为基于海量数据的桥梁结构状态感知提供一种新的思路。
关键词
桥梁结构
损伤识别
KALMAN滤波
时间序列
广义自回归条件异方差(GARCH)
Keywords
bridge structure
damage identification
Kalman filtering
time series
generalized autoregressive conditional heteroskedasticity(GARCH)
分类号
U448.14 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
考虑材料劣化的钢筋混凝土压弯构件承载力演化试验研究
被引量：
6
2
作者
辛景舟
周建庭
周应新
苏欣
冉文兴
机构
重庆交通大学土木工程学院
云南
交投集团投资
有限公司
云南武易高速公路有限公司
邢台职业技术学院
出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第14期2362-2369,2396,共9页
基金
国家重点研发计划(2017YFC0806007)
国家杰出青年科学基金(51425801)
+1 种基金
重庆市人工智能技术创新重大主题专项重点研发项目(cstc2017rgzn-zdyfX0029)
云南省科技计划项目(2017IB025)~~
文摘
拱、柱等压弯构件作为一种基本构件形式,常应用于高层建筑、大型空间结构和大跨桥梁中。随着服役年限的延长,其不可避免地会遭受锈蚀、碳化等。基于结构的安全性角度出发,其承载力的演化一直是学界与工程界最为关注的问题之一。为研究锈蚀对钢筋混凝土(RC)压弯构件极限承载力的影响,本工作以RC拱桥为基本研究对象,设计制作了15片同截面尺寸的RC柱,基于法拉第定律获取锈蚀构件,讨论了初始锈胀裂缝的分布情况,研究了锈胀柱的裂缝发展、跨中变形和应变、极限承载力及破坏形态。基于数字图像相关技术,揭示了锈损RC压弯构件破坏全过程应变场演化规律。结果表明:(1)随着锈蚀率的增加,锈胀裂缝分布范围、宽度、长度呈增长趋势,RC柱纵向/横向刚度降低,压缩位移/挠度增大,承载能力下降,承载力最大下降40%;(2)偏心距较小的锈蚀柱在荷载作用下的截面应变仍基本符合平截面假定,随着偏心距的增大,平截面假定存在失效趋势;(3)锈胀未改变偏压的失效模式,所有压弯构件均为受压侧脆性破坏,锈蚀损伤改变了压弯构件初始偏心距,小偏心构件存在向大偏心破坏演变的可能;(4)因锈胀裂缝影响,横向应变分层明显。本工作系统描述了锈损RC压弯构件承载力演化行为,可为基于等效梁柱法的RC拱桥承载力衰变分析奠定基础。
关键词
锈蚀
钢筋混凝土构件
承载力演化
数字图像相关技术
拱桥
Keywords
corrosion
reinforced concrete member
bearing capacity
digital image correlation technology
arch bridge
分类号
TU375 [建筑科学—结构工程]
U444 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于Kalman-GARCH模型的结构损伤识别
周建庭
李晓庆
辛景舟
阳珊清
周应新
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2020
10
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
考虑材料劣化的钢筋混凝土压弯构件承载力演化试验研究
辛景舟
周建庭
周应新
苏欣
冉文兴
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
6
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