ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ QUANG SƠN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THAM SỐ TRẠNG THÁI CẦU TRONG ĐIỀU KIỆN DỮ LIỆU ĐO ĐẠC ĐẦU VÀO KHƠNG HỒN CHỈNH KHI CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Giao thơng Mã số: 858.02.05 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - Năm 2018 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS NGYỄN VĂN MỸ TS LÊ QUANG TUYẾN Phản biện 1: PGS.TS HOÀNG PHƯƠNG HOA Phản biện 2: TS NGUYỄN VĂN CHÂU Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Giao thơng họp Trường Đại học Bách Khoa vào ngày 24 tháng 11 năm 2018 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thơng tin-Học liệu, ĐHĐN trường ĐHBK - Thư viện Khoa Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Giao thơng - ĐHBK MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cơ sở hạ tầng móng cho xã hội đại liên quan trực tiếp đến phát triển kinh tế quốc gia Tuy nhiên, sở hạ tầng xây dựng như: nhà cửa, cầu đường bị phá hoại tượng tự nhiên khắc nghiệt, có động đất Việc phát sớm hư hỏng xảy kết cấu ngăn ngừa phá hoại kết cấu phần giảm đáng kể chi phí xã hội Do đó, quan trắc kiểm tra sức khoẻ sở hạ tầng xây dựng trở nên phổ biến quốc gia phát triển Hiện nay, nhiều phương pháp kiểm tra sức khỏe kết cấu cầu phát triển việc sử dụng đặc trưng xung kích làm liệu tảng để đánh giá khả làm việc cơng trình cầu so với trạng thái ban đầu thông qua tham số trạng thái đặc trưng kết cấu Tuy nhiên, liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh nên việc xác định xác tham số chịu tải trọng động đất thách thức cần quan tâm Sự kết hợp biến đổi sóng ngắn liên tục (continuous wavelet transform) với mơ hình chuỗi thời gian (time series model) phương pháp giải vấn đề Vì vậy, học viên chọn đề tài “Nghiên cứu xác định tham số trạng thái cầu điều kiện liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh chịu tải trọng động đất” Đối tƣợng nghiên cứu Kết cấu cầu với điều kiện liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh chịu tải trọng động đất Phạm vi nghiên cứu Xác định tham số trạng thái (modal parameter) từ liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh chịu tải trọng động đất Mục tiêu nghiên cứu a Mục tiêu tổng quát: Xác định tham số trạng thái cầu với điều kiện liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh b Mục tiêu cụ thể: - Xác định đặc tính động học hệ thống tuyến tính bất biến theo thời gian - Đề xuất cách tiếp cận để xác định xác tham số trạng thái cầu từ liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh chịu tải trọng động đất Phƣơng pháp nghiên cứu Phát triển phương pháp xác định xác đặc tính động học hệ thống tuyến tính bất biến theo thời gian cách sử dụng mơ hình chuỗi thời gian liệu xác định từ kết kiểm tra sức khoẻ hệ thống kết cấu So sánh kết xác định với phương pháp khác để chứng minh tính xác hiệu Với liệu đo đạc đầu vào phép đo biến dạng gia tốc khơng hồn chỉnh kết cấu động đất xảy ra, nghiên cứu sử dụng phép biến đổi sóng ngắn Cauchy liên tục (CCWT) với hai mơ hình chuỗi thời gian, cụ thể là, tự hồi quy biến đổi thời gian trung bình với mơ hình kích thích ngoại sinh (AR-TVMA-X) hồi quy với mơ hình kích thích ngoại sinh (ARX) để xác định tham số trạng thái kết cấu Kết từ hai phương pháp mơ hình chuỗi thời gian khác so sánh với để kết luận cách tiếp cận hiệu thích hợp để ước lượng tham số trạng thái xác từ phản ứng động kết cấu với liệu đo đạc đầu vào phép đo biến dạng gia tốc khơng hồn chỉnh nhằm mục đích thực đánh giá khả làm việc kết cấu Bố cục đề tài Đề tài nghiên cứu gồm phần mở đầu chương: Mở đầu Chương Tổng quan kỹ thuật xác định tham số trạng thái kết cấu Chương Xác định tham số trạng thái cách sử dụng phép đo đầu vào hoàn chỉnh Chương Xác định tham số trạng thái cách sử dụng phép đo đầu vào khơng hồn chỉnh Kết luận kiến nghị CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT XÁC ĐỊNH THAM SỐ TRẠNG THÁI CỦA KẾT CẤU 1.1 Kỹ thuật xác định tham số trạng thái kết cấu ổn định tuyến tính Xác định trạng thái đóng vai trò quan trọng nhiều lĩnh vực kỹ thuật xác định tham số trạng thái kết cấu áp dụng để kiểm tra tính đắn mơ hình tốn học thiết lập giai đoạn thiết kế để đánh giá phá hoại xảy kết cấu suốt vòng đời Phân tích trạng thái bao gồm đo phản ứng động kết cấu lực kích thích gây xử lý liệu để ước tính tham số trạng thái nó, tần số dao động riêng, tỷ lệ giảm chấn dạng dao động Nhiều kỹ thuật phát triển để xác định tham số trạng thái kết cấu tuyến tính (liner) từ liệu đo động chia thành hai phạm trù dựa đặc tính liệu động Đó kỹ thuật sử dụng liệu rung động từ môi trường xung quanh liệu động đất 1.1.1 Kỹ thuật sử dụng liệu rung động xung quanh Kiểm tra rung động xung quanh kiểm tra động phổ biến kỹ thuật xây dựng Các nguồn đầu vào cho rung động xung quanh kết cấu nhiều khó để xác định đo lường Do đó, đầu vào cho phản ứng động xung quanh kết cấu thường giả định trình nhiễu “sạch” (white noise process) Huang Yeh (1988) chứng minh toán học liệu ngẫu nhiên, thu cách xử lý phản ứng rung động xung quanh kết cấu thông qua kỹ thuật suy giảm ngẫu nhiên (random decrement-RD) (Cole, 1968) tương đương với phản ứng rung động tự phân rã kết cấu với điều kiện ban đầu Sự tương đương tìm thấy ma trận hàm số gia tốc phản ứng rung động xung quanh phản ứng phân rã tự Asmussen Ibrahim (1976) áp dụng kỹ thuật giảm giảm ngẫu nhiên với phương pháp xác định tham số miền thời gian (Ibrahim 1977) để xử lý liệu rung động xung quanh Các mơ hình chuỗi thời gian khác, ví dụ ARMA, ARX, ARMAX sử dụng để xác định tham số trạng thái cách sử dụng phép đo rung động xung quanh 1.1.2 Kỹ thuật sử dụng liệu động đất Tham số kết cấu từ liệu đo đạc đầu vào hoàn chỉnh có liệu tất vị trí tiếp xúc kết cấu mặt đất Ngược lại, liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh có liệu vị trí tiếp xúc kết cấu mặt đất a Dữ liệu đầu vào hoàn chỉnh Trong lĩnh vực tần số thời gian, Huang cộng (2004) thực xác định hệ thống kết cấu từ liệu phản ứng địa chấn thông qua phương pháp gói wavelet Huang cộng (2005) áp dụng cách tiếp cận dựa trên sở wavelet để xác định tham số trạng thái kết cấu từ phản ứng địa chấn Huang Su (2007) đề xuất phương pháp kết hợp biến đổi wavelet liên tục với mơ hình chuỗi thời gian ARX để ước lượng tham số mơ hình kết cấu từ phản ứng địa chấn wavelet khác (wavelet Shannon, wavelet Meyer, wavelet Morlet wavelet Haar) Su Huang (2017) sử dụng gói biến đổi wavelet để đo lường phản ứng gia tốc kết cấu để xây dựng lại mơ hình đầu vào ngoại sinh tự hội quy (ARX) miền gói wavelet Các tham số trạng thái kết cấu ước tính trực tiếp thơng qua ma trận hệ số xác định mơ hình ARX b Dữ liệu đầu vào khơng hồn chỉnh Hầu hết phương pháp trước coi mơ hình tính tốn tham số để mô tả trạng thái động lực kết cấu sau phù hợp với phản ứng kết cấu đo từ mơ hình Do đó, vấn đề đặt cho mơ hình thách thức, để sử dụng biểu đồ tính ổn định đòi hỏi can thiệp chuyên gia gánh nặng tính tốn tốn nhiều thời gian Gần đây, phương pháp xác định tham số kết cấu sở tín hiệu nghiên cứu rộng rãi; thuật tốn phi tham số đề cao tính tốn hiệu ứng dụng thực tế Một số kỹ thuật phát triển sở biến đổi wavelet (Staszewski 1997, Kijewski 2003), biến đổi Hilbert-Huang (Yang cộng sự, 2003) phân tích tần số thời gian (Nagarajaiah cộng sự, 2009) để thực hệ thống nghiên cứu xác định 1.1.3 Xác định phổ gia tốc đầu vào kích thích khơng ngừng sử dụng chuỗi Fourier Để mơ kích thích động đất khơng ngừng, giá trị tĩnh tạo từ hàm mật độ phổ cụ thể nhân với hàm thời gian tính tốn Hàm mật độ phổ lượng cho chuyển động đất phát triển Kanai (1986), sửa đổi Clough Penzien (1991) tiếp tục cải tiến Loh cộng (1993) áp dụng đây:    4 g  /  g  S vg       1   /    4  /  g  g g        2                  /f        2   /  f   4 2f  /  f               2  (1.1) Hàm thời gian xem xét là:  t2  ; 0t 6  36 1.0;  t  10 g (t )   exp 0.166  t  10  ;10  t  24  0.006  0.00255 30  t ;24  t  30      (1.2) 1.2 Kỹ thuật xác định tham số trạng thái cho kết cấu biến dạng tuyến tính Biến đổi Wavelet cơng cụ tốn học mạnh mẽ phát triển hai thập kỷ qua Biến đổi Wavelet áp dụng thành cơng cho tốn học, vật lý kỹ thuật, đặc biệt xử lý tín hiệu Các hàm wavelet khác (wavelets Harr, wavelets Meyer, wavelets Morlet, wavelets Daubechies, wavelets Cauchy splashes spline ) biến đổi wavelet khác (biến đổi wavelet liên tục, biến đổi wavelet rời rạc, biến đổi wavelet gói, biến đổi wavelet rời rạc, chuyển đổi) đề xuất áp dụng thành công khu vực khác (Mallat, 1999; Hoang, 2014; Manikandan Dandapat, 2015; Nourani cộng sự, 2014; Sun cộng sự, 2016) Trong hàm wavelet có biến đổi wavelet, biến đổi wavelet Cauchy liên tục (CCWT) cung cấp mối quan hệ toán học CCWT dẫn xuất Mối quan hệ phù hợp cho phân tích kết cấu tức thời hệ thống kết cấu với mơ hình TVARX CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THAM SỐ TRẠNG THÁI BẰNG CÁCH SỬ DỤNG CÁC PHÉP ĐO ĐẦU VÀO HOÀN CHỈNH VÀ KHƠNG HỒN CHỈNH 2.1 Giới thiệu Trong chương này, cách tiếp cận trình bày để xác định xác tham số kết cấu từ liệu đo đạc đầu vào hồn chỉnh khơng hồn chỉnh cách sử dụng biến đổi wavelet Cauchy liên tục (CCWT) với mơ hình kích thích ngoại sinh tự hồi quy (ARX) sử dụng biến đổi wavelet Cauchy liên tục (CCWT) với mơ hình xung thích ngoại sinh (AR-TVMA-X) 2.2 Phƣơng trình chuyển động với nhiều kích thích sở Phương trình chuyển động cho kết cấu với nhiều kích thích sở khơng có ngoại lực bên (Chopra 2007): M g  xt   C Cg  xt   K K g  xt    (2.1)    M gg  x g  CTg Cgg  x g  K Tg K gg  x g  f g  t   Trong đó: M, C K ma trận khối lượng, mà trận giảm chấn ma M  T M g trận độ cứng kết cấu; M g , Cg Kg ma trận khối lượng, ma trận giảm chấn ma trận độ cứng bậc tự kết cấu tiếp xúc với đất đá; xt , xt , xt thể tổng gia tốc, vận tốc độ dịch chuyển bậc tự kết cấu mà không tiếp xúc với đất đá; x g , x g , x g gia tốc, vận tốc dịch chuyển cho tiếp xúc với đất đá; f g lực chống đỡ 2.3 Ứng dụng phƣơng pháp RUNGE – KUTTA để xác định phản ứng kết cấu Như với tất hệ thống động học, quan sát vị trí vận tốc đối tượng hàm thời gian Có nhiều xấp xỉ thực để có câu trả lời, số xác hẳn Các kỹ thuật khác sử dụng để quan sát chuyển động điều hòa đơn giản hàm thời gian Công thức RK4 sau: k1  dt  f  t , y  (2.2) k  dt  k2  dt  f  t  , y t    2  (2.3) k  dt  k3  dt  f  t  , y t    2   (2.4) k4  dt  f  t  dt , y  t   k3  (2.5) (2.6)   k1  2k2  2k3  k4  Cả hai phương pháp RK2 RK4 thực vào mã hàm Phương pháp RK2 RK4 hàm mà người lập trình dễ dàng thay đổi lực áp dụng cho vấn đề cách hốn đổi phương trình đơn 2.4 Biến đổi WAVELET CAUCHY liên tục y  t  dt   y  t   Sự biến đổi wavelet liên tục hàm f  t  không gian L2  R  định nghĩa là: W  a, b  f (t )  a 1   f (t ) b   dt  a  *t (2.7) Biến đổi biểu thức 2.7, ta có: f t   C     a W f  a, b  Trong đó: b    dadb  a  t (2.8) 10 phản ứng lực đầu theo thời gian t  it ;  (t ) sai số dư lại ảnh hưởng nhiễu đo lường, sai số mơ hình loại nhiễu không đo được;  i ,  j hệ số ma trận mơ hình chuỗi thời gian; I J biểu thị bậc mơ hình ARX Đáng ý, gia tốc phản ứng thường đo phép đo thực Để thiết lập phương trình 2.11 miền thời gian, người ta cần tìm lược đồ kết hợp tốt để xác định vận tốc xác ứng xử chuyển vị Nếu CCWT áp dụng cho phương trình 2.11, CCWT vận tốc ứng xử chuyển vị thu cách dễ dàng từ CCWT gia tốc phản ứng cách sử dụng phương trình 2.11 Hơn nữa, khung tần số cung cấp CCWT thiết lập mơ hình ARX thích hợp cho phản ứng dải tần số định 2.6 Phƣơng pháp tiếp cận CCWT-AR-TVMA-X Hình 2.1 cho thấy biểu đồ phương pháp CCWT AR-TVMA-X sử dụng để xác định kết tham số trạng thái Từ lý thuyết tính tốn xác định chương chương 2, xây dựng sơ đồ khối xác định tham số trạng thái cầu điều kiện liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh chịu tải trọng động đất hình 2.2 11 Hình 2.1 Biểu đồ phương pháp CCWT AR-TVMA-X 12 Hình 2.2 Sơ đồ khối xác định tham số trạng thái cầu điều kiện liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh chịu tải trọng động đất 13 CHƢƠNG XÁC ĐỊNH THAM SỐ KẾT CẤU BẰNG CÁCH SỬ DỤNG CÁC PHÉP ĐO ĐẦU VÀO KHƠNG HỒN CHỈNH 3.1 Giới thiệu Từ liệu đầu vào kết hợp ứng dụng phương pháp runge-kutta trình bày chương để tạo phản ứng gia tốc vị trí kết cấu với đặc trưng xác định Từ đó, ứng dụng dụng phép biến đổi sóng ngắn Cauchy liên tục (CCWT) với hai mơ hình chuỗi thời gian, cụ thể là, tự hồi quy biến đổi thời gian trung bình với mơ hình kích thích ngoại sinh (AR-TVMA-X) hồi quy với mơ hình kích thích ngoại sinh (ARX) để xác định tham số trạng thái kết cấu điều kiện liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh So sánh kết phương pháp để đề xuất phương pháp xác định tham số trạng thái kết cấu phù hợp 3.2 Mô kết cấu 3.2.1 Đặc trưng mơ hình dầm Dầm nhịp với chiều dài nhịp tương ứng 80m – 100m – 70m, có mơ đun đàn hồi E = 2.75x1010N/m2, khối lượng đơn vị chiều dài m = 6.000kg/m moment quán tính I = 0.06m4 Mỗi nhịp dầm chia thành phần tử giống với chiều dài 5m Hình 3.1 Mơ dầm nhịp 3.2.2 Xác định phổ gia tốc đầu vào Sự kích thích đầu vào cố định tạo cách sử dụng chuỗi Fourier với góc pha ngẫu nhiên phân bố đồng biên độ xác định từ phương trình 1.1 hàm thời gian 14 Hình 3.2 Gia tốc xung kích đầu vào ổn định, phổ gia tốc mặt đất ổn định, phổ Fourier kích thích đầu vào cố định, gia tốc xung kích đầu vào khơng ổn định kiểm tra phổ gia tốc đầu vào không ổn định 15 3.2.3 Xác định phản ứng gia tốc kết cấu chịu trải trọng động đất Đối với kết cấu mô xét đến mục 3.2.1 phổ gia tốc đầu vào xác định mục 3.2.2, phương trình chuyển động phát sinh từ phương pháp phần tử hữu hạn giải phương pháp Runge – Kutta trình bày chương với thời gian t = 0.004 giây, tỷ lệ giảm chấn 5% xác định phản ứng gia tốc vị trí dầm Hình 3.3 3.4 tương ứng hiển thị lịch sử thời gian kích thích, phản ứng gia tốc mô theo hướng thẳng đứng mô tả phổ Fourier tương ứng gối kích thích đầu vào độc lập Các gối 2, 3, nút (x = 15m), nút (x = 40m), nút 14 (x = 65m), nút 21 (x = 100m), nút 27 (x = 130m), nút 33 (x = 160m), nút 40 (x = 195m), nút 44 (x = 215m) nút 48 (x = 235m) thực tương tự Hình 3.3 Lịch sử thời gian kích thích đầu vào độc lập phản ứng gia tốc mô theo hướng thẳng đứng dầm nhịp gối Hình 3.4 Phổ Fourier tương ứng với lịch sử thời gian phản ứng gia tốc mô theo hướng thẳng đứng dầm nhịp kích thích đầu vào độc lập gối 16 3.2.4 Xác định tham số trạng thái cầu Với 10% tỷ lệ nhiễu trung bình tín hiệu nhiễu thêm ngẫu nhiên độc lập vào phản ứng kích thích đầu vào Những kích thích đầu vào nhiễu phản ứng t = 3-8 giây sử dụng để xác định tham số trạng thái dầm Trong ứng dụng thực tế, cần thiết để tìm tham số trạng thái xác cách nghiêm ngặt, tham số trạng thái lý thuyết khơng có sẵn Bên cạnh tham số wavelet Cauchy n tỷ lệ a, tham số (I, J, K) giá trị Lop có ảnh hưởng mạnh đến độ xác tham số trạng thái xác định Từ hình 3.4, người ta tìm thấy tần số tự nhiên mười dao động Khi wavelet Cauchy  30 (t ) , có cửa sổ tần số [4.2327/a, 5.4757/a] hình 3.5, sử dụng Biên độ biến đổi Fourier wavelet Cauchy với tham số tỷ lệ khác thể hình 3.6 Hình 3.5 Sơ đồ phổ wavelet Cauchy  30 (t ) tương ứng với n = 30 17 Hình 3.6 Phổ Fourier wavelets Cauchy  30 ( t b ) với a tham số tỷ lệ a khác Về mặt lý thuyết, tăng I, J, K, Lop and Lop cho kết xác ổn định Một phương pháp thực Fassois (2001) đề xuất ban đầu thiết lập I = J = K dẫn đến mơ hình phù hợp cho q trình nhận dạng Để đơn giản, đặt I = J = K chạy từ 10 đến 35 Lop chạy từ đến 12 để xác định tham số trạng thái dầm Bảng 3.1 đến 3.2 tóm tắt việc xác định thông số trạng thái tương ứng với mode thứ 1, 10 thu cách sử dụng AR-TVMA-X với nhiều I, J, K, Lop để xử lý liệu nhiễu phản ứng kích thích gối 18 Bảng 3.1 Xác định thông số trạng thái tương ứng với mode thứ dầm nhịp với đầu vào đo gối AR-TVMA-X I,J,K Lop ARX 10 11 12 Đầu vào khơng hồn chỉnh f n (Hz) 1.020 1.020 1.021 1.022 1.024 1.024 1.025 1.025 1.002 10 15 20 25  Đầu vào hoàn chỉnh 1.046 0.063 0.061 0.061 0.059 0.058 0.058 0.058 0.058 0.061 0.053 MAC 0.904 0.912 0.927 0.942 0.942 0.939 0.940 0.940 0.884 0.949 f n (Hz) 1.021 1.021 1.022 1.024 1.024 1.024 1.025 1.025 1.003 1.047  0.063 0.060 0.059 0.057 0.057 0.056 0.056 0.056 0.059 0.052 MAC 0.913 0.921 0.927 0.943 0.943 0.949 0.950 0.950 0.894 0.959 f n (Hz) 1.022 1.023 1.024 1.025 1.026 1.026 1.027 1.027 1.004 1.048  0.060 0.057 0.057 0.055 0.054 0.053 0.053 0.053 0.057 0.052 MAC 0.927 0.936 0.946 0.961 0.958 0.963 0.964 0.965 0.912 0.979 f n (Hz) 1.023 1.024 1.032 1.033 1.034 1.036 1.037 1.038 1.014 1.050  0.059 0.056 0.055 0.054 0.053 0.052 0.052 0.052 0.056 0.051 MAC 0.939 0.948 0.956 0.962 0.968 0.976 0.977 0.977 0.923 0.990 Bảng 3.2 Các sai số tương đối tham số trạng thái xác định đưa Bảng 3.1 ARX AR-TVMA-X I,J,K 10 Lop 10 11 Đầu vào Đầu vào 12 khơng hồn hồn chỉnh chỉnh Sai số f n (%) -2.94 -2.97 -2.82 -2.71 -2.57 -2.58 -2.48 -2.47 -4.70 -0.51 (%) 26.7522.2721.9917.4115.5716.0015.9815.96 22.80 6.44 Sai số f n (%) -2.81 -2.82 -2.72 -2.59 -2.56 -2.57 -2.47 -2.46 -4.61 -0.42 18.08 4.35 Sai số 15 Sai số   (%) 25.4919.4018.8814.6313.0611.3211.3011.29 19 ARX AR-TVMA-X I,J,K Lop 20 10 11 Đầu vào Đầu vào 12 khơng hồn hồn chỉnh chỉnh Sai số f n (%) -2.74 -2.67 -2.58 -2.47 -2.42 -2.36 -2.27 -2.26 -4.52 -0.32 (%) 20.6714.0413.33 9.69 8.50 6.94 6.92 6.91 13.54 3.32 Sai số f n (%) -2.67 -2.57 -1.85 -1.72 -1.64 -1.39 -1.29 -1.28 -3.55 -0.12 11.31 2.60 Sai số 25 Sai số   (%) 17.1511.3710.46 7.12 6.16 4.73 4.71 4.70 Các sai số tương đối tần số xác định tỷ lệ giảm chấn nhỏ 0.33% 2.89% tương ứng với MAC lớn 0.97 Sử dụng mơ hình ARX để thiết lập mối quan hệ phản ứng với đầu vào khơng hồn chỉnh cho kết khơng hợp lý thứ tự tăng lên I = J = 35 Sai số tương đối tần số xác định mode cao 3%, giá trị MAC khoảng 0,91 sai số tương đối tỷ lệ giảm chấn xác định khoảng 10,20% Độ xác tham số trạng thái xác định mode thứ 10 chí nhỏ Kết sai số đến từ mode với sai số tương đối tần số xác định 3.57%, giá trị MAC 0.911, sai số tương đối tỷ lệ giảm chấn xác định 22,64% Sử dụng mơ hình AR-TVMA-X để xử lý trường hợp phép đo đầu vào khơng hồn chỉnh cải thiện đáng kể độ xác kết xác định Độ xác kết xác định cải thiện nhiều với gia tăng I, J, K Lop Sử dụng I, J K lớn 25 Lop lớn 10, sai số tương đối mười tần số xác định tỷ lệ giảm chấn 1.9% 8.96%, tương ứng, giá trị MAC lớn 0.95 Hình 3.7 mơ tả sơ đồ ổn định tần số xác định mười chế độ liên quan đến bậc mô hình AR-TVMA-X sử dụng Lop = 20 Hình 3.7 Biểu đồ ổn định tần số cho dầm nhịp xác định phương pháp CCWT AR-TVMA-X với Lop = giá trị I, J, K khác Bảng 3.3 Xác định thông số trạng thái tương ứng với mode thứ dầm nhịp với đầu vào đo gối gối AR-TVMA-X I,J,K Lop ARX 10 11 12 f n (Hz) 1.022 1.022 1.023 1.025 1.026 1.026 1.027 1.027 10 15 20 25 Đầu vào Đầu vào khơng hồn hồn chỉnh chỉnh 1.011 1.046 0.063 0.061 0.061 0.059 0.058 0.058 0.058 0.058 0.061 0.053 MAC 0.908 0.915 0.930 0.946 0.946 0.942 0.943 0.944 0.892 0.949 f n (Hz) 1.023 1.023 1.024 1.026 1.026 1.026 1.027 1.027 1.012 1.047 0.063 0.060 0.059 0.057 0.056 0.056 0.056 0.056 0.059 0.052 MAC 0.917 0.925 0.931 0.947 0.947 0.953 0.954 0.954 0.902 0.959 f n (Hz) 1.024 1.025 1.026 1.027 1.028 1.028 1.029 1.029 1.013 1.048 0.060 0.057 0.057 0.055 0.054 0.053 0.053 0.053 0.057 0.052 MAC 0.931 0.940 0.950 0.964 0.962 0.967 0.968 0.969 0.921 0.979 f n (Hz) 1.025 1.026 1.034 1.035 1.036 1.038 1.040 1.040 1.023 1.050 0.058 0.056 0.055 0.053 0.053 0.052 0.052 0.052 0.056 0.051 MAC 0.943 0.952 0.959 0.965 0.972 0.980 0.981 0.981 0.931 0.990     21 Bảng 3.4 Các sai số tương đối tham số trạng thái xác định đưa Bảng 3.3 ARX AR-TVMA-X I,J, K 10 15 20 25 Lop 10 11 12 Đầu vào Đầu vào khơng hồn hoàn chỉnh chỉnh Sai số f n (%) -2.74 -2.78 -2.63 -2.52 -2.37 -2.39 -2.29 -2.28 -3.84 -0.51 Sai số  (%) 26.50 22.02 21.74 17.18 15.34 15.77 15.74 15.73 22.64 6.44 Sai số f n (%) -2.62 -2.63 -2.53 -2.40 -2.36 -2.37 -2.27 -2.26 -3.75 -0.42 Sai số  (%) 25.24 19.16 18.65 14.40 12.83 11.10 11.08 11.07 17.93 4.35 Sai số f n (%) -2.55 -2.48 -2.38 -2.27 -2.23 -2.17 -2.07 -2.06 -3.66 -0.32 Sai số  (%) 20.43 13.81 13.10 9.47 8.28 6.73 6.70 6.69 13.39 3.32 Sai số f n (%) -2.47 -2.37 -1.65 -1.52 -1.44 -1.19 -1.09 -1.08 -2.68 -0.12 Sai số  (%) 16.92 11.14 10.24 6.90 5.95 4.52 4.50 4.49 11.17 2.60 Bảng 3.5 tóm tắt thơng số trạng thái xác định mười mode thu phương pháp ARX, phương pháp AR-TVMA-X trường hợp sử dụng liệu đầu vào gối sử dụng liệu đầu vào gối dầm Bảng 3.6 trình bày đơn đặt hàng tối đa phương pháp khác sử dụng để thu kết ổn định cách sử dụng kích thích đầu vào độc lập Bảng 3.7 cho thấy sai số tương đối kết Bảng 3.5 22 Bảng 3.5 Các tham số trạng thái xác định dầm nhịp thu cách sử dụng phương pháp tiếp cận khác với phép đo đầu vào không hoàn chỉnh Mode Đầu vào gối Đầu vào gối ARX đầu vào hoàn ARARARX ARX chỉnh TVMA-X TVMA-X FEM 1.014 1.039 1.023 1.041 1.050 1.051  0.055 0.052 0.055 0.052 0.051 0.050 MAC 0.923 0.979 0.932 0.983 0.991 1.000 f n (Hz) 1.851 1.897 1.855 1.901 1.918 1.920 0.058 0.052 0.058 0.052 0.051 0.050 0.921 0.973 0.929 0.977 0.990 1.000 2.391 2.451 2.413 2.456 2.478 2.481 0.059 0.052 0.058 0.052 0.051 0.050 0.910 0.968 0.923 0.972 0.989 1.000 3.933 4.026 3.969 4.034 4.077 4.081 0.045 0.047 0.046 0.047 0.051 0.050 0.901 0.962 0.909 0.966 0.988 1.000 6.144 6.289 6.200 6.302 6.366 6.372  0.061 0.053 0.061 0.053 0.051 0.050 MAC 0.910 0.967 0.919 0.971 0.989 1.000 Tham số f n (Hz)  MAC f n (Hz)  MAC f n (Hz)  MAC f n (Hz) Bảng 3.6 Các bậc tối đa phương pháp khác sử dụng để có kết ổn định cách sử dụng phép đo đầu vào độc lập Mode Bậc tối đa I,J,K Đầu vào gối ARARX TVMA-X 30,30, / 29,29,29 Đầu vào gối ARARX TVMA-X 29,29, / 27,27,27 ARX đầu vào hoàn chỉnh 19,19 Lop / 10 / 10 / I,J,K 29,29,/ 29,29,29 28,28, / 27,27,27 18,18 Lop / 10 / 10 / I,J,K 30,30, / 27,27,27 30,30, / 26,26,26 20,20 Lop / 10 / 10 / 23 Mode Đầu vào gối ARARX TVMA-X 32,32, / 25,25,25 Bậc tối đa I,J,K Đầu vào gối ARARX TVMA-X 30,30, / 25,25,25 ARX đầu vào hoàn chỉnh 22,22 Lop / 11 / 11 / I,J,K 33,33, / 25,25,25 31,31, / 25,25,25 22,22 Lop / 11 / 11 / Lưu ý: “/” có nghĩa không cần thiết Bảng 3.7 Các sai số tương đối tham số trạng thái xác định nêu Bảng 3.5 Mode Tham số Sai số f n (%) Đầu vào gối Đầu vào gối ARX đầu vào hoàn ARARARX ARX TVMA-X TVMA-X chỉnh -3.51 -1.13 -2.64 -0.94 -0.08 Sai số  (%) 10.20 3.63 10.06 3.42 2.18 Sai số f n (%) -3.57 -1.22 -3.38 -1.00 -0.10 Sai số  (%) 16.79 4.74 16.63 4.53 2.00 Sai số f n (%) -3.63 -1.21 -2.76 -1.01 -0.13 Sai số  (%) 17.03 4.96 16.88 4.75 2.54 Sai số f n (%) -3.62 -1.33 -2.75 -1.15 -0.10 Sai số  (%) -9.80 -5.60 -8.18 -5.51 2.43 Sai số f n (%) -3.57 -1.29 -2.71 -1.11 -0.09 22.64 5.80 22.48 5.59 1.76 Sai số  (%) Đối với mode đầu tiên, bậc tối đa sử dụng để có kết ổn định phương pháp ARX, AR-TVMA-X tương ứng (30,30, /), (29,29,29) với giá trị Lop  10 (AR-TVMA-X) Các bậc tối đa phương pháp ARMAX thứ tự giai đoạn cuối nhiều giai đoạn sử dụng phương pháp Sai số tương đối thông số trạng thái xác định, tương ứng 3.51%, 1.13% tần số, 10.20%, 3.63% cho tỷ lệ giảm chấn 0.923, 0.979 MAC Kết Bảng 3.6 đến 3.7 chứng minh rằng: số 24 hai phương pháp nhận dạng này, AR-TVMAX cho kết tốt tham số trạng thái xác định cho 10 mode có kích thích gối đo AR-TVMA-X xem phương pháp đề xuất phù hợp để xác định hệ thống dầm nhịp trường hợp đo đầu vào khơng hồn chỉnh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: - Bằng việc tạo xung kích đầu vào bất định, xây dựng phổ Fourier tương ứng với lịch sử thời gian phản ứng gia tốc mô theo hướng thẳng đứng kết cấu dầm nhịp mô chịu tải trọng động đất - Với liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh kết cấu động đất xảy ra, dùng phép biến đổi sóng ngắn Cauchy liên tục (CCWT) với hai mơ hình chuỗi thời gian, cụ thể là, tự hồi quy biến đổi thời gian trung bình với mơ hình kích thích ngoại sinh (AR-TVMA-X) hồi quy với mơ hình kích thích ngoại sinh (ARX) để xác định tham số trạng thái kết cấu điều kiện kích thích đầu vào độc lập Trong hai phương pháp, CCWT AR-TVMA-X cho kết xác việc xác định tham số trạng thái cầu điều kiện liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh chịu tải trọng động đất Kiến nghị - Sử dụng phương pháp CCWT AR-TVMA-X CCWT ARX để xác định tham số trạng thái cầu điều kiện liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh chịu tải trọng động đất xét đến thời gian trể hai gối liền kề - Ứng dụng phương pháp xác định tham số trạng thái cầu điều kiện liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh cho cơng trình cầu thực tế ... đề tài Nghiên cứu xác định tham số trạng thái cầu điều kiện liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh chịu tải trọng động đất Đối tƣợng nghiên cứu Kết cấu cầu với điều kiện liệu đo đạc đầu vào khơng... thuật xác định tham số trạng thái kết cấu Chương Xác định tham số trạng thái cách sử dụng phép đo đầu vào hoàn chỉnh Chương Xác định tham số trạng thái cách sử dụng phép đo đầu vào không hoàn chỉnh. .. khối xác định tham số trạng thái cầu điều kiện liệu đo đạc đầu vào khơng hồn chỉnh chịu tải trọng động đất 13 CHƢƠNG XÁC ĐỊNH THAM SỐ KẾT CẤU BẰNG CÁCH SỬ DỤNG CÁC PHÉP ĐO ĐẦU VÀO KHƠNG HỒN CHỈNH