Lubasch, Peer:

Identifikation von Verkehrslasten unter Einsatz von Methoden des Soft Computing

Duisburg, Essen (2009), VII, 151 S.
Dissertation / Fach: Bauwissenschaften
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Bauwissenschaften » Bauingenieurwesen » Massivbau
Schnellenbach-Held, Martina (Doktorvater, Betreuerin)
Grünberg, Jürgen; Buschmeyer, Wilhelm (GutachterIn)
Dissertation
Abstract:
Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines durchgängigen Ansatzes zur Identifikation von statischen Verkehrslasten auf der Basis gemessener Querschnittsdehnungen von Brückenüberbauten. Vor dem Hintergrund stetig steigender Beanspruchungen der bestehenden Brückenbauwerke sollte die zu entwickelnde Methodik in Monitoringsysteme der kontinuierlichen Zustandsüberwachung integrierbar sein. Dieser Anforderung entsprechend sollten die Verkehrslasten indirekt im Rahmen einer modellbasierten Lastidentifikation ermittelt werden.

Zur Sicherstellung einer ausreichenden Robustheit gegenüber teilweise verrauschten und ungenauen Messgrößen sowie zum Erhalt der globalen Lösungen wurden Methoden des Soft Computing eingesetzt. Als stochastische Suchverfahren wurden Evolutionäre Algorithmen verwendet. Künstliche Neuronale Netze wurden hybrid in das Vorgehen eingebunden und unterstützten einen effizienten Optimierungsprozess. Die Gültigkeit für mechanisch lineare und nichtlineare Systeme wurde durch den gekapselten Einsatz des Vorwärtslösers gewährleistet. Zur Auswertung von kontinuierlich erfassten Messgrößen wurden geeignete Verfahren untersucht.

Durch die gezielte Beschränkung auf die Tragwerksreaktionen, welche in besonderem Maße auf die einwirkenden Lasten schließen lassen, wurde die Anzahl der erforderlichen Messelemente minimiert. Sowohl Anforderungen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit als auch Anforderungen bezüglich der Effizienz der Messdatenanalyse wurden hierdurch erfüllt.

Die eigenen Entwicklungen wurden im 'Identification-in-Motion' (IIM)-Algorithmus zusammengefasst. Der Algorithmus berücksichtigt die Analyse von Tragwerksreaktionen, die kontinuierlich an entsprechend instrumentierten Brücken erfasst werden. Für jeweils einzelne Fahrzeuge werden mit seiner Hilfe der Auftretenszeitpunkt, das Gesamtgewicht, die Geschwindigkeit, die Achslasten und -abstände ermittelt.

Der IIM-Algorithmus wurde prototypisch implementiert und zur Auswertung von Messdaten, die im Rahmen der Dauerüberwachung des Überbaus einer Betonbrücke gewonnen wurden, eingesetzt. Das Potential der eigenen Entwicklungen konnte hierdurch demonstriert werden.