跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(216.73.216.152) 您好!臺灣時間:2025/11/01 16:29
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:李保宏
研究生(外文):Bow-Hom Lee
論文名稱:斜張橋纜索拉力量測與分析
論文名稱(外文):Measurement and Analysis of Cable force for Cable-stayed Bridge
指導教授:林炳昌林炳昌引用關係
指導教授(外文):Bing-Chang Lin
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:土木工程研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:114
中文關鍵詞:弦理論。自然振動頻率非線性精算公式頻率法
外文關鍵詞:string theory.natural vibration frequencymethod of frequencynonlinearity accurate calculate formula
相關次數:
  • 被引用被引用:4
  • 點閱點閱:950
  • 評分評分:
  • 下載下載:20
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
中文摘要

斜張橋的纜索是斜張橋主要的構件之一,不論是在橋樑施工時或是日後的使用,斜張橋纜索的索力都是評估斜張橋安全的重要指標,在纜索索力的監測上有許多方法,而目前最便利也最常被使用的是頻率法,因為纜索自然振動頻率和其索力間存在著某種的關係,所以可以由纜索的自然振動頻率推估索力。
本研究選擇高屏溪斜張橋作為研究對象,先以現地試驗去量測纜索的自然振動頻率,再由弦理論、梁理論、頻差公式、非線性精算公式等方法去推估其索力,藉以比較各種方法的差異。另外,本文利用類神經網路,以量測到的自然振動頻率及纜索設計材料性質去作為網路的輸入變數,以非線性精算公式計算得到的索力與纜索設計最大容許拉力的比值作為目標輸出值,去訓練類神經網路,以求得頻率和纜索索力之映射關係,藉以預測各纜索索力。
ABSTRACT

Cable is the chief component of cable-stayed bridge. In the construction and use for cable-stayed bridge. Tension of cable is very important for safety of cable-stayed bridge. We use the method of frequency to measurement cable’s tension. It is economically and convenience, we can use the relation between natural vibration frequency of cable and tension of cable to calculate tension by natural vibration frequency.
This study do an experiment on cable-stayed bridge that between Kaohsiung and Pinton. We need use vibration experiment to find natural vibration frequency of cable. Then, we use some theory such as string theory, beam theory and nonlinearity accurate calculate formula, to find tension of cable by natural vibration frequency.
Finally, we have to built an artificial neural network, we make input data by natural vibration frequency and material’parameter of cable, and make output data by ratio of tension calculate by nonlinearity formula and most greatly allowed tension of cable in cable-stayed bridge. In this way, we can to predict tension of cable by artificial neural network that trains successfully.
目錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
誌謝 Ⅲ
目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅵ
圖目錄 Ⅶ
第一章 緒論
1.1 研就動機與目的 1
1.2 研究方法 2
1.3 研究內容 2
第二章 文獻回顧
2.1 前言 3
2.2 斜張橋纜索相關的研究 3
2.3 計算纜索索力的發展與方法 5
2.4 類神經網路 6
2.4.1生物神經網路 6
2.4.2 類神經網路之基本理論與架構 7
2.4.3 類神經網路的學習類型 9
第三章 纜索索力計算方法
3.1 前言 11
3.2 弦振動理論公式 11
3.3 梁振動理論公式 12
3.4 頻差計算公式 13
3.5 非線性精算公式 13
第四章 斜張橋纜索振動實驗與結果分析
4.1纜索振動實驗目的與規劃 18
4.2試驗設備與方法 19
4.3試驗結果分析 20
4.3.1 判別頻率與索力計算 20
4.3.2 弦理論計算的索力結果 21
4.3.3 梁理論計算索力結果 21
4.3.4 頻差法計算索力結果 22
4.4結論 23
第五章 類神經網路應用於斜張橋纜索的損傷識別
5.1 前言 25
5.2 倒傳遞網路之簡介 25
5.3 類神經網路之訊訓練過程與結果 28
5.3.1 類神經網路的輸入與輸出資料庫 28
5.3.2 訓練結果 31
5.4 類神經網路預測結果 31
5.4 結論 32
第六章 結論
6.1 34
6.2 35
參考文獻 36















表目錄
表4.2.1 SPC-51規格表 38
表4.2.2 速度感應器VSE-15D規格表 38
表4.2.3 纜索F101到F114振動實驗加速度計配置表 39
表4.2.4 纜索B101到B114振動實驗加速度計配置表 40
表4.3.1 B101A、B101及B102三根纜索的前十個自然頻率 41
表4.3.2 斜張橋纜索的材料參數 42
表4.3.3 非線性精算公式計算之索力與纜索類型 43
表4.3.4 纜索各Mode用弦理論與精算公式的索力誤差百分比(%) 45
表4.3.5 纜索各Mode用弦理論與精算公式的索力誤差百分比(%) 46
表4.3.6 纜索前十個Mode用弦理論計算的索力平均值和與精算公式的索力兩者的誤差百分比(%) 47
表4.3.7 纜索各Mode用梁理論與精算公式的索力誤差百分比(%) 48
表4.3.8 纜索各Mode用梁理論與精算公式的索力誤差百分比(%) 49
表4.3.9 纜索前十個Mode用梁理論計算的索力平均值和與精算公式的索力兩者的誤差百分比(%) 50
表5.3.1 網路案例一訓練誤差百分比 51
表5.3.2 網路案例二訓練誤差百分比 52
表5.3.3 網路案例三訓練誤差百分比 53
表5.4.1 網路案例一的第一次預測誤差值 54
表5.4.2 網路案例二的第一次預測誤差值 54
表5.4.3 網路案例三的第一次預測誤差值 54
表5.4.4 網路案例一的第二次預測誤差值 55
表5.4.5 網路案例二的第二次預測誤差值 55
表5.4.6 網路案例三的第二次預測誤差值 55





圖目錄
圖3.3.1 纜索模擬為承受軸向力之簡支梁 56
圖3.5.1 傾斜纜索的分析模式 56
圖4.1.1 高屏溪斜張橋立面圖及纜索配置圖 57
圖4.1.2 高屏溪斜張橋側面圖 57
圖4.1.3 高屏溪斜張橋纜索錨碇裝置圖 58
圖4.1.4 高屏溪斜張橋纜索斷面圖 58
圖4.2.1 東京測振量測儀SPC-51 59
圖4.2.2頻道擴充器 59
圖4.2.3速度感應計(VSE-15D) 60
圖4.3.1 斜張橋纜索B101的頻譜圖:(a) B101R;(b) B101L 61
圖4.3.2 斜張橋纜索B101A的頻譜圖:(a) B101AR;(b) B101AL 62
圖4.3.3 斜張橋纜索B102的頻譜圖:(a) B102R;(b) B102L 63
圖4.3.4 斜張橋纜索B103的頻譜圖:(a) B103R;(b) B103L 64
圖4.3.5 斜張橋纜索B104的頻譜圖:(a) B104R;(b) B104L 65
圖4.3.6 斜張橋纜索B105的頻譜圖:(a) B105R;(b) B105L 66
圖4.3.7斜張橋纜索B106的頻譜圖:(a) B106R;(b) B106L 67
圖4.3.8 斜張橋纜索B107的頻譜圖:(a) B107R;(b) B107L 68
圖4.3.9 斜張橋纜索B108的頻譜圖:(a) B108R;(b) B108L 69
圖4.3.10 斜張橋纜索B109的頻譜圖:(a) B109R;(b) B109L 70
圖4.3.11 斜張橋纜索B110的頻譜圖:(a) B110R;(b) B110L 71
圖4.3.12 斜張橋纜索B111的頻譜圖:(a) B111R;(b) B111L 72
圖4.3.13 斜張橋纜索B112的頻譜圖:(a) B112R;(b) B112L 73
圖4.3.14 斜張橋纜索B113的頻譜圖:(a) B113R;(b) B113L 74
圖4.3.15 斜張橋纜索B114的頻譜圖:(a) B114R;(b) B114L 75
圖4.3.16 斜張橋纜索F101的頻譜圖:(a) F101R;(b) F101L 76
圖4.3.17 斜張橋纜索F101A的頻譜圖:(a) F101AR;(b) F101AL 77
圖4.3.18 斜張橋纜索F102的頻譜圖:(a) F102R;(b) F102L 78
圖4.3.19 斜張橋纜索F103的頻譜圖:(a) F103R;(b) F103L 79
圖4.3.20 斜張橋纜索F104的頻譜圖:(a) F104R;(b) F104L 80
圖4.3.21 斜張橋纜索F105的頻譜圖:(a) F105R;(b) F105L 81
圖4.3.22 斜張橋纜索F106的頻譜圖:(a) F106R;(b) F106L 82
圖4.3.23 斜張橋纜索F107的頻譜圖:(a) F107R;(b) F107L 83
圖4.3.24 斜張橋纜索F108的頻譜圖:(a) F108R;(b) F108L 84
圖4.3.25 斜張橋纜索F109的頻譜圖:(a) F109R;(b) F109L 85
圖4.3.26 斜張橋纜索F110的頻譜圖:(a) F110R;(b) F110L 86
圖4.3.27 斜張橋纜索F111的頻譜圖:(a) F111R;(b) F111L 87
圖4.3.28 斜張橋纜索F112的頻譜圖:(a) F112R;(b) F112L 88
圖4.3.29 斜張橋纜索F113的頻譜圖:(a) F113R;(b) F113L 89
圖4.3.30 斜張橋纜索F114的頻譜圖:(a) F114R;(b) F114L 90
圖4.3.31 B101A索力比較圖:(a)B101AR;(b)B101AL 91
圖4.3.32 B101索力比較圖:(a)B101R;(b)B101L 92
圖4.3.33 B102索力比較圖:(a)B102R;(b)B102L 93
圖4.3.34 B103索力比較圖:(a)B103R;(b)B103L 94
圖4.3.35 B104索力比較圖:(a)B104R;(b)B104L 94
圖4.3.36 B105索力比較圖:(a)B105R;(b)B105L 94
圖4.3.37 B106索力比較圖:(a)B106R;(b)B106L 95
圖4.3.38 B107索力比較圖:(a)B107R;(b)B107L 95
圖4.3.39 B108索力比較圖:(a)B108R;(b)B108L 96
圖4.3.40 B109索力比較圖:(a)B109R;(b)B109L 97
圖4.3.41 B110索力比較圖:(a)B110R;(b)B110L 97
圖4.3.42 B111索力比較圖:(a)B111R;(b)B111L 98
圖4.3.43 B112索力比較圖:(a)B112R;(b)B112L 99
圖4.3.44 B113索力比較圖:(a)B113R;(b)B113L 100
圖4.3.45 B114索力比較圖:(a)B114R;(b)B114L 100
圖4.3.46 F101A索力比較圖:(a)F101AR;(b)F101AL 101
圖4.3.47 F101索力比較圖:(a)F101R;(b)F101L 102
圖4.3.48 F102索力比較圖:(a)F102R;(b)F102L 102
圖4.3.49 F103索力比較圖:(a)F103R;(b)F103L 103
圖4.3.50 F104索力比較圖:(a)F104R;(b)F104L 104
圖4.3.51 F105索力比較圖:(a)F105R;(b)F105L 104
圖4.3.52 F106索力比較圖:(a)F106R;(b)F106L 105
圖4.3.53 F107索力比較圖:(a)F107R;(b)F107L 106
圖4.3.54 F108索力比較圖:(a)F108R;(b)F108L 106
圖4.3.55 F109索力比較圖:(a)F109R;(b)F109L 107
圖4.3.56 F110索力比較圖:(a)F110R;(b)F110L 108
圖4.3.57 F111索力比較圖:(a)F111R;(b)F111L 108
圖4.3.58 F112索力比較圖:(a)F112R;(b)F112L 109
圖4.3.59 F113索力比較圖:(a)F113R;(b)F113L 110
圖4.3.60 F114索力比較圖:(a)F114R;(b)F114L 110
圖4.3.61 斜張橋各纜索的索力分布圖 111
圖5.3.1 案例一的訓練輸出與目標輸出比較(a)側跨纜索;(b)主跨纜索 112
圖5.3.2 案例一的訓練輸出與目標輸出比較(a)側跨纜索;(b)主跨纜索 113
圖5.3.3 案例一的訓練輸出與目標輸出比較(a)側跨纜索;(b)主跨纜索 114
Au, F. T. K., and Chend, Y. S., and Cheung, Y. K., and Zhengm, D . Y. Z., (2001) “On the determination of natural frequencies and mode shapes of cable-stayed bridge”, Applied Mathematical Modeling 25, 1099-1115.
Aranha, J. A. P., and Pinto, M. O., and Leite, A. J. P., (2001) “Dynamic tension of cables in random sea: analytic approximation for the envelope probability density funtion”, Applied Ocean Research 23, 93-101.
Bouaanani, N., (2006) “Numerical investigation of the model sensitivity of suspended cables with localized damage”, Journal of sound and vibration 292, 1015-1030.
Krzysztof, W., and Wojciech W., (2003) “Simple modal of rain-wind-induced vibration of stayed cable”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 91, 873-891.
Matsumoto, M., and Saitoh, T., (1995) “Response characteristics of rain-wind induced vibration of stay-cable of cable-stayed bridges”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 57, 323-333.
Wang, L., and Xu. Y. L., (2003) “Wind-rain-induced vibration of cable: an analytical modal(1) ”, Internation Journal of solid and Structures 40, 265-1280.
Wu, Q., and Takahashi K., (2003) “Response characteristics of local vibration in stay cables on an exusting cable-stayed bridge”, Journal of sound and Vibration 261, 403-420.
Yamaguchi H., and Alauddin M., (2003) “Control of cable vibrations using secondary cable with special reference to nonlinearity and interaction”, Engineering Structures 25, 801-816.
Zui, H., and Shinke T., and Namita, Y., (1996) “Practical Formulas for Estimation of cable Tension by vibration Method ”, Journal of Engineering Mechanics 122(6)251-656.
董士龍,(2000),「以微振法探討斜張橋於施工中及全橋載重試驗階段鋼纜預力之變化」,國立成功大學土木工程研究所碩士論文,方ㄧ匡教授指導。
張益祥,(2001),「斜張橋鋼纜預力監測技術研究」,國立成功大學土木工程研究所碩士論文,方ㄧ匡教授指導。
高屏溪橋專輯,交通部台灣區國道新建工程局。
張哲維,(2001),「類神經網路於有限元素模式修正之應用」,中原大學土木工程研究所碩士論文,陳振華教授指導。
孫宗光,高贊明,倪ㄧ清,丁皓江,(2001),「斜拉索橋面結構損傷位置識別的指標比較,」中國瀋陽建築工程學院、中國香港理工大學與中國浙江杭州大學。
孫宗光,高贊明,倪ㄧ清,丁皓江,(2001),「基于斜拉索振動測量與神經網絡技術的斜拉橋損傷位置識別方法」,中國瀋陽建築工程學院、中國香港理工大學與中國浙江杭州大學。
王衛鋒,徐郁峰,韓大建,王衛兵,(2002),「崖們大橋施工中的索力測試技術」,中國廣東廣州華南理工大學、廣東南粵物流股份有限公司。
邵長江,喻梅,「振動法測斜拉索拉力」,中國四川成都西南交通大學,(2002)。
魏建東,劉山洪,「基于拉索靜態線行的索力測定」,中國四川成都西南交通大學土木工程學院,(2003)。
喬陶鵬,嚴普強,傅琦,周佳,「斜拉索索力估算與振動信號處理方法的改進」,中國北京清華大學精密與機械學系與中國鐵道科學院測試中心,(2003)。
陳水生,秦鳴,陳勇,孫炳楠,「斜拉索拉索的振動及控制振動現場試驗」,中國江西南昌華東交通大學土木建築學院與中國浙江杭州浙江大學建築工程學院,(2003)。
陳剛,任傳新,「基于環境振動的斜拉橋拉索基頻識別」,中國福建福州福州大學土木建築工程學院,(2003)。
張小林,「振動頻譜法在索力測試中的應用」,中國甘肅蘭州蘭州交通大學,(2003)。
齊岩,晏忠良,曾清紅,「神經網路在橋樑檢測中的應用」,中國合肥科學技術大學工池軟件技術研究所,(2003)。
王伯惠,「斜拉索拉索靜力計算」,中國遼寧省交通科學研究所,(2003)。
李韻舟,「類神經網路於顫振導數之識別與預測」,中原大學土木工程研究所碩士論文,
王寶璽教授、陳振華教授指導,(2004)。
陳振華,湯輝雄,歐陽蓁,「斜張橋纜索拉力量測與分析-以貓羅溪鋼拱斜張橋為例」,結構工程,第二十卷,第三期,第61-72頁,(2005)。
羅華強,「網路MATLAB的應用」001)。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top