基于时间序列数据的非线性结构恢复力识别与建模

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1、：i!!!!些些!!!!坚!!!：i!11．1研究背景及意义第1章绪论随着经济的发展和科学技术的进步，土木工程建设取得了巨大成就。各种大型复杂的结构如高层建筑、大型公共建筑、大跨度桥梁、地铁隧道、高速公路等迅速出现。现代土木工程在为人类社会创造崭新的物质生活环境的同时，成为人类社会现代文明的重要组成部分之一。但另～方面，重大工程结构，诸如跨江跨海的超大桥粱、用于大型体育赛事的超太跨空间结构、代表现代城市象征的超高层建筑、开发江河能源的大型水利水电工程、用于海洋油气资源开发的大型海洋石油平台以及核电站建筑等．它们的使用期长达几十年、甚至上百年

2、，环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效应、疲劳效应等作用将不可避免的导致结构和系统的损伤累积和抗力衰减。另外地震、洪水、暴风等自然灾害也对这些工程结构造成不同程度的损伤，还有一些人为的爆炸等破坏性彳亍为也对结构造成损伤，如美国世贸大楼倒塌对周围建筑物的影响。上述灾变因素的耦合作用使结构抵抗自然灾害的能力下降，甚至引发灾难性的突发事故。1995年1月l7日，几本神户东南的兵库县淡路岛发生7．2级地震，造成5466人死亡，3万多人受伤，被毁房屋超过10万栋，生命工程和公共设施严重破坏，经济损伤总计超过960亿美元。2007年8月28日，印度西部中央

3、直辖区达曼的一座桥梁突然坍塌，正在桥上行驶的5辆机动车坠入河中，导致至少24人死亡，其中包括21名学生。另外25人受伤，8人失踪。图11日本阻神地震囤l2印度达曼桥梁坍塌根据2003年美国土木工程师协会所进行的调查．全美29％以上的桥梁状况为普通(Medioc咒，以C等级表示)、113以上的道路老化(Poor，以D+等级表示)。而2005年的调查结果表明，社会基础设施的健康状扰呈加速退化的趋势，全美的社会基础设施的平均健康状况为D．且工程结构的失效事故呈高发卷势。2002年m1}Ⅱ镕Z5』{27开，美I嗣俄埘t倚马州的旌人桥被驳船撞击后惭裂

4、．数辆车坠入阿肯色}l叮，琶少14人北r：。2007年8月I卜1，盖嗣明尼苏达州一席跨越密西两比河的公蹄大桥发生埘塌．事故造域了7人死r，79人受{}j，而铍埋在钢筋水泥废墟中的失踪者约为20人。此前。天．芰同加利福尼亚州～座矿在建设一{·的立交桥发生坍塌，)Lq吨电的锅粱从15米高空落下，I辆汽车诎掩埋。明尼苏达州跨河大桥。JL故后．荚匹j联郎政府变地if【；随即肩动了目家桥梁检裔汁划，花赀臣资对境内有安争隐患的70．ooo余序桥粱进行彻底榆盘。图i5上海金茂大厦n：公路桥梁建设疗咖，我幽』“巾了图I6环球盒融中心及周边高楼大批以夫跨径公

5、路桥梁建设为中心的高水、P科投成粜，H缶了修迎1it抖r打类桥，社的能力。tJ+苏涧扬K门。太桥j二跨l490m为幽山14lji『嫩大跨释：祚吐的舟山监啦f】犬桥j：跨1650m．将成为仳界讹．犬跨恳索桥。苏姐Kil：大桥主跨1088m．成为世界荒大蛸斜托桥，剖造了⋯．界兰!：坚堡錾!!苎篓呈!!鐾些篓望些垒尘堡型：!些堡桥梁建设最深基础、最高桥塔、最长拉索、堆大主跨四项世界纪录，代表了世界建桥技术的最高水平：上海卢浦大桥为主跨550m钢箱拱桥，主跨分别位居同类型桥粱世界第一i东海大桥的通车．拉开了我围从陆路伸向大海建设桥梁的序幕：全线贯通

6、的杭州湾跨海大桥，可以使宁波到上海的距离缩短120kin，有利于促进江、浙、沪经济的发展。图l7江苏润扬长江大桥图l8莽通长江大桥图】9东海太桥囤¨0杭州湾大桥虽然我们在土木工程建设方面取得了巨大成就，但我国从20世纪50年代开始进行大规模工程结构建设，到本世纪初，很多航空、能源、石油化工、民用建筑结构已陆续进入老龄期。据不完全统计，我国在役结构物中约有三分之一以上存在不同程度的损伤，有许多结构已经进入服役的后期。同时，国内工程安全事故也是屡见不鲜。2007年6月15R，广东九江大桥迪运沙船撞击垮塌，事故造成4辆汽车坠江，另柯9人死亡：20

7、07年8月13闩F午，湖南省湘西土家族凿族自治州凤凰县讵在建设的沱江大桥发生坍塌粤故．造成64人死lL，22人受伤，直接经济损失39747万元；2008年11月l5『1，浙江省杭州市地铁l号线湘潮站工段施工工地发生地面塌陷事故，造成长约IoO米、宽约50米的正在施工区域塌陷，施工现场西侧路基下陷达6米左右．施1．人员9人死亡、12人下落不明。2008年5月12日，在我国凹川省汶川县映秀锁发，上氅氏80级地麓．此次地震是我幽建国以束有记录最大的地震，直接严重受灾地区达10万平方公单．造成69229人遇难．374643人受伤，17923人失踪，

8、直拔经济损失845l亿元人民币。地震造成650多Ⅱ间房屋倒塌，2300多月lIIJ膀尾损坏，北川县城、汶川县映秀镇等部分城镇夷为平地。图l12沱江大挢事故现场图114汶Ju地震震