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政信知识:
并且介绍了桥梁损伤智能诊断中常用的BP神经网络模型的结构及其国内外的主要研究成果叙述了将动力特性参数作为神经网络的输入数据,将基于动力特性参数和基于神经网络的结构损伤诊断方法结合起来应用于桥梁结构的损伤诊断,并对此结合法在桥梁损伤智能诊断方面作了展望
【关键词】动力特性,神经网络,桥梁损伤,智能诊断 引言 由于交通运输事业的发展,我国已修建了大量的桥梁,但值得注意的是有许多已发生老化、损伤现象
随着时间的推移,桥梁老化、损伤的数量和程度还会继续增加
对既有桥梁结构进行损伤检测和评估,充分了解桥梁的实际状况,及时诊断出局部损伤的位置以及损伤程度,就能使维修人员制定出正确的维修策略,及时修复桥梁结构
结构经过修复后,不仅可以恢复承载能力,延长使用寿命,而且对于避免灾难性事故的发生,保障人们的生命安全也有重要的意义
1基于动力特性参数的桥梁结构损伤诊断 长期以来,基于动力特性的结构故障诊断方法一直是国际学术界和工程界关注的热点问题,但至今仍缺乏有效的解决方案
这些研究工作大致可以分为:基于模态模型的解析法和基于神经网络技术的非线性映射法
从逻辑上讲,要进行桥梁结构损伤诊断,首先需要解决损伤识别指标的选择问题,即决定以哪些物理量为依据能够更好地识别和标定损伤的位置和程度
从损伤识别能力上,模态频率、模态振型、应变模态、柔度矩阵等都是很好的损伤标识量,从经济的角度出发,频率是工程上最简单、最经济、最实用的、最易获得的模态参数,精度又容易保证
另外,频率的整体辨识特性使测量点可以根据实际情况进行定制,这些都是基于频率损伤辨识的优势所在
而且在实际工程应用中,就有相当成功的应用,完全可胜任损伤的辨识
而对于振型数据,在工程实际中可以通过结构振动测试手段在结构无损伤状况下获得,并且精度较高,利用振型数据也可以进行损伤诊断
结构的动态特性是结构的固有特性
任何结构都可以看作是由质量、刚度、阻尼矩阵构成的动力学系统,结构一旦受到损伤或发生故障,结构的物理参数会随之发生变化,从而导致系统的传递函数和模态参数的改变
因此,模态参数的改变可以视为结构损伤发生的标志,利用损伤发生前后结构动态特性的变化来诊断结构损伤的类型、损伤位置以及损伤的程度
结构的任意阶频率变化均包含了结构损伤部分的损伤程度信息,因此,引用结构的低阶固有频率变化量作为判断结构损伤的特征量是可行的
2基于人工神经网络的桥梁结构损伤诊断 人工神经网络是在物理机制上模拟人脑信息处理机制的信息系统,其不但具有数值处理的一般计算能力,而且还具有处理知识的思维、学习、记忆能力
神经网络产生于20世纪40年代,至今已有半个多世纪的历程
目前应用于结构损伤诊断领域的神经网络主要为多层前馈性神经网络(BP神经网络)
BP神经网络是当前工程应用最广泛的一种人工神经网络
它的最大特点是仅仅借助样本数据,无须建立系统的数学模型,就可对系统实现由R
空间(n为输入节点数)到R
空间(m为输出节点数)的高度非线性映射
故在桥梁损伤诊断应用中,可以直接使用BP神经网络实现输入参数与桥梁损伤状态之间的非线性映射,而无须建立系统的数学模型
而且,这种映射结果的精度一般可由足够的训练样本(由仿真数据得到)来保证
BP网络是一单向传播的多层前向网络
BP算法的学习过程由正向传播和反向传播组成
网络除输入、输出节点外,有一层或多层的隐层节点,同层节点中没有任何耦合
输入信号从输入层节点依次通过各隐层节点,然后传到输出层节点,每一层节点的输出只影响下一层节点的输出
每个节点为单个神经元,其单元特性(传递函数)通常为Sigmoid型函数,但在输出层中,节点的单元特性有时为线性函数
如果输出层不能得到期望的输出,则转入反向传播,将误差信号沿原来的连接通路返回通过修改各层神经元的权值使得误差信号最小
BP网络可看成是一从输入到输出的高度非线性映射
道路、桥梁是国家重要的生命线工程,运用神经网络对它们展开健康检测与诊断意义重大
3动力特性参数和神经网络相结合的桥梁结构损伤诊断 对于神经网络来说,输入特征参数的选择对其学习时间和网络泛化能力影响巨大
神经网络刚开始用于结构损伤识别与检测时,用振动信号作为网络的输入,使得网络结构过于复杂且训练时间过长
Tsou和Shen于1994年运用固有频率的变化和动力残余矢量的变化作为BP网络的输入来进行损伤检测,分别用3个自由度的弹簧质子系统和8个自由度的弹簧质子系统来验证所提方法的有效性
同年,Stephens和Vanluchene描述了一种结构安全状态的评估方法,该方法使用多个定量指标和BP网络对经过地震破坏后的多层建筑进行了损伤识别与评估
该方法使用3个经验性的定量指标即最大位移、建筑物的累积能量耗散、刚度退化作为网络的输入,输出为一个O~1之间的数
用60个样本数据来训练神经网络,32个样本数据来检验神经网络,并与线性回归法进行了比较,发现运用神经网络法的正确识别率比线性回归法提高了25%
考虑到开裂程度、强度降低程度和使用时间等因素对建筑物性能的影响,王恒栋将开裂程度、强度降低程度和使用时间作为神经网络的输入,对旧有结构的性能进行了损伤评估
同年Ma
,i等人用神经网络来检验振动过程中结构参数的变化,他们用相对位移和相对速度作为网络输入,恢复力作为网络输出,分别用线性系统和非线性系统两个算例验证了方法的有效性;他们还于2000年提出了基于神经网络的非线性系统识别方法
Kaminsk提出了固有频率的变化作为神经网络的输入来近似识别损伤的位置,他研究了数据未处理(固有频率)、数据处理后(损伤前后频率变化比、标准化的损伤前后频率变化比)对损伤定位的影响,同时还讨论了不同隐含层单元数对网络性能的影响
1999年Ni等人研究了输人参数对用BP网络进行损伤检测效果的影响,提出了既考虑频率变化又考虑模态组分的组合模态损伤指标,并将其作为网络的输入进行了损伤定位和损伤程度的预报
同年,王柏生研究了模型误差对有不同网络输入的BP网络损伤识别的影响,研究发现,用神经网络进行损伤识别时,模型误差的影响很小,在训练神经网络时用10%的模型误差是可以接受的
4展望 桥梁损伤诊断是一门结合系统识别、振动理论、振动测试技术、信号采集与分析、结构智能控制等技术的学科
而目前的桥梁监测系统中不含结构模型,因而无自动损伤识别的能力
但是根据神经网络在处理复杂非线性问题时的特点,结合桥梁模型的有限元分析,将其用于桥梁结构健康监测系统的不同部分,可以对服役桥梁进行实时监测
相信基于动力特性参数和人工神经网络的桥梁结构损伤诊断会有很好的发展前景,而且也将为特大桥梁的实时监测提供可能
参考文献: 1. 吴皓莹,姜德生;基于蓝牙传感器网络技术的桥梁健康监测系统【J】;传感器技术;2005年11期 2. 吴大宏;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究【D】;西南交通大学;2003年 重大建筑工程质量事故时有发生,给国家和人民的生命财产造成重大的损失和危害
本文就建筑工程质量控制的有效措施谈几点粗浅意见
【关键词】建筑工程;质量控制;有效措施 1 引言 随着我国国民经济持续高速增长,建筑工程项目也迅速发展
但由于对建筑工程质量未能进行有效地管理,重大建筑工程质量事故时有发生,给国家和人民的生命财产造成重大的损失和危害
因此,为了保证工程质量,我们必须要对建筑工程质量进行合理的控制
本文就建筑工程质量控制的有效措施谈几点粗浅意见
2 建筑工程质量控制中存在的问题 2.1工程建设制度完善 我国自从改革开放后率先在大型工程建设项目中实行了招投标制,也达到了一定的效果与目的,但从总体上说,不尽人意
招投标制度本身所应当具备的功能与作用并没有完全体现出来,虽然大多工程项目在形式上采取了投标制,但与之相对立的暗箱操作,行政权力的过度介入频频发生;工程质量、工期、成本等因素并未相应提高、缩短或下降,暴露出与招投标制度相配套的监督处罚制度、参与投标当事人的保障制度以及招投标活动程序上的不完善
2.2钢材不合格 一些施工企业看重效益,不看重质量,低价购买一些不合格的钢材,如地下小炼铁厂、黑工厂生产的罗纹钢或圆钢,或者是从废品回收站买来生锈钢材,致使钢结构强度和韧度达不到要求
这些材料若用在居民日常的平房建造中,由于这类住宅往往采用一层四合院结构,顶部不再承重和负载,一般不易发生问题,但如果用于楼房建筑,就容易出现断筋、开裂、墙体变形等质量问题
2.3施工人员未经正规培训 建筑市场的建筑工人主要来自农村,大部分只是小学毕业,有的虽然初中毕业,但知识水平相当于小学文化水平
据调查,90%以上的农民工未参加过技能岗位培训或未取得有关岗位证书和技术等级证书,是典型的“放下镰刀拿起瓦刀,放下锄头砌起砖头
” 2.4现场监理不到位 施工现场监理行为不到位是造成质量问题的另一个重要原因
个别监理单位为了寻求经济效益超越资质承接监理业务,项目监理机构的人员资格、配备不符合要求,存在监理人员无证上岗的现象,现场监理质量控制体系不健全,监理人员对材料、构配件、设备投入使用或安装前未进行严格审查,没有严格执行见证取样制度,有的项目监理机构甚至未按规定程序组织检验批、分项、分部工程的质量验收,就进入下道工序施工,许多质量隐患得不到及时解决
2.5工程造价过低 建筑工程的质量问题和工程的造价有直接的关系,造价过低,会增加施工企业经营压力而疏于管理,材料质量无法保证
另外,房屋工程的投资价格应严格控制,应当符合使用要求,适当的节约而不是盲目的压低造价,由于部分工程受到盲目压低造价的影响,造成“低价低质”的局面,这也是产生质量问题的重要原因之一
3 建筑工程质量控制的有效措施 3.1提高全员质量意识 在经济体制转化的过程中,人们对传统的质量意识又有了新的认识,大多数企业的管理者已经意识到产品质量的重要性
质量是企业的生命,没有质量就没有市场;没有市场,也就没有企业的生存与发展
因此,做好质量宣传工作,是搞好质量管理的一种主要手段
质量意识的灌输,要分层次,逐级地贯彻下去
对质量的认识,有一个自下而上和自上而下的过程,需要经过多次培训、宣传,质量意识才能逐步深入人心
要提高全员质量意识,就要把宣传工程质量管理工作放在首位
3.2加强工程质量管理 在市场经济条件下,质量管理理所当然地要和经济挂钩,但这只是一种手段,而不是真正的目的,在实际操作过程中,千万不能本末倒置
因此,我们一定要把保证质量、提高质量和质量的精益求精作为大前提,措施一定要合理得当、可行
质量管理要有可操作性,过高或过低都不能解决实际问题
现在甲方对项目经理及项目经理部有了质量管理目标责任状,项目经理及项目经理部对施工队也要有质量管理目标责任状,仅靠这些大目标还不够,还要具体细化,并确定工程实施过程中的一些质量管理目标
工程质量的许多问题,都是通过现场检查而发现的
要做好现场检查,质量管理人员就一定要做到“三勤”即腿勤、眼勤、手勤
腿勤就是要勤跑工地,眼勤就是要勤观察,手勤就是要勤检测
要在施工现场发现问题、解决问题,消除隐患,让质量事故消灭在萌芽状态中,减少经济损失
施工是形成工程建设项目实体的阶段,也是形成最终产品质量的重要阶段
因此,工程建设必须依据国家和政府颁布的有关标准,以及工程建设的有关合同文件,对工程建设项目质量形成的全过程各个阶段,如可行研究、项目决策、工程设计、工程施工、竣工验收五个阶段中的各环节影响工程质量的主导因素进行有效地控制,预防、减少或消除质量缺陷,才能满足使用单位对整个建设工程质量的要求
质量管理人员要在施工现场督促施工人员按规范施工,并随时按规定抽查一些项目,如混合料的含灰量等是否符合设计要求
质量管理人员还应在现场给工人做正确操作的示范,遇到质量难题,质量管理人员要同施工人员一起研究解决;出现质量问题,不能把责任一齐推向施工人员
质量管理者只有做细致的调查研究工作,才能做到工程质量管理奖罚分明,措施得当
3.3提升设计质量 目前,施工单位、监理单位都强烈要求提高设计质量
设计质量的优劣与施工质量的好坏是息息相关的
然而,由于目前设计单位的工作量较大,因此很难做到精心勘探、精心设计,现在对设计单位相应的监督管理体制一时无法跟上,所以造成在施工中发现设计中存在大量问题
有的设计单位没经过设计会审就把图纸交给施工单位,这是非常危险的,如果施工单位水平高还好,如果施工单位水平有限,预先发现不了设计问题等到产品出来后才发现不对头,就会造成很多麻烦和损失
遇到变更问题,都是要施工单位先拿出处理方案,然后再由设计部门审批
施工单位为设计变更做了大量试验,花费了许多资金,而这些钱又无法进入计量,给施工单位造成一定的经济损失
对于设计方面的问题,应通过改进设计方案来治理
当施工图完成之后,详细地向施工人员作好技术交底工作,听取他们的意见,修改设计中欠周之处
设计人员不仅要经常去现场参加实践,积累设计经验外,还应学习有关施工验收规范及质量检验评定标准
3.4严格现场监理 各监理企业加强内部管理,建立健全质量控制体系,加强项目监理机构的质量管理,严格按照国家相关规定配备监理人员,督促现场监理人员认真履行各自监理职责
建设行政主管部门加强对监理单位的监督管理,提升施工现场监理质量
4 结束语 综上所述,建筑工程质量牵涉到国家建设市场的完善和发展,工程项目质量好,就会给人民带来实惠和利益;质量不好,就会带来大量资源的损失
参与工程建设各方应明确各自的质量责任,加强设计质量管理,加强监理单位的科学监理,通过科学管理,使建设项目科学决策、精心设计、精心施工,共同提高建筑工程的质量,保证投资目标的实现
参考文献 【1】陆庆.我国建筑工程质量监督现状与对策【j】.山西建筑,2007.07. 【2】张亚娥.工程质量的控制与管理【j】.延安大学学报, 2005.12. 【3】焦红,王松岩.现代建筑施工技术与项目管理【m】.上海:同济大学出版社,2007.