Parametric Sensitivity Analysis in Local Scouring Depth of Bridge Piles using the Smart Model

Alizadeh, Marjan (2018) Parametric Sensitivity Analysis in Local Scouring Depth of Bridge Piles using the Smart Model. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img]
Preview
Text (آنالیز حساسیت پارامترهای موثر بر عمق آب‌شستگی موضعی پایه پل با استفاده از مدل هوشمند)
Marjan Alizadeh.pdf

Download (1MB) | Preview
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

One of the destructive factors in bridges which lie in river path is the scouring of the base of the bridge. Because of the unavailablity of the universal theorotic fundamental and complicated relation of the scouring depth with various parameters, the results of the different relations are acceptable for special conditions but they have high dispersity. In order to achieve the scouring depth values for each region, the comparison of the case with physical models has been done. Hence achieving a method that can present precisly results and the ability to extend the procedure to the other data range is so important. In this research the prediction of the bridge base is done using artificial neural network as calculating tools and then the sensitivity analysis has been done for every parameter that is used in the network. The mathematic neural network that is used in this research is the Multi Layer Percepteron (MLP) type that used the Back Propagation error (BP) for the network train process. Frthermore in order to decrease the calculation, the discrete wavelet analysis has been used in comparison to the continues one. The five effective input parameters are pier diameter, granuler diameter, current depth, current mean velocity and current critical velocity. The optimum neural network determined by investigation of different factorsperformances including the training law transfer function, the number of hidden layers and the number of nodes for each layer. The optimised network has been determined using these parameters and then the sensitivity of the network for each parameters has been probed individually. Considering the error and correlation statistical indice, the efficiency of the networks have been assessed using the mentioned method. Numerical results demonstrate the high ability of the neural network and the combined wavelet neural network in predicting of the scouring depth of the pier in comparison to the empirical formullas and method and the results of the sensitivity analysis depict that the pier diameter plays the key rol for precasting the scouring depth. Keywords: Artificial neural network, wavelet, local scouring, bridge pier, sensitivity analysis.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: آنالیز حساسیت پارامترهای موثر بر عمق آب‌شستگی موضعی پایه پل با استفاده از مدل هوشمند
Persian Abstract: یکی از عوامل مخرب در پل‌های قرار گرفته بر مسیر جریان رودخانه، آب‌شستگی پایه پل می‌باشد که معمولاً به‌دلیل در دست نبودن اصول تئوریکی جامع و رابطه پیچیده عمق آب‌شستگی با پارامترهای مختلف، نتایج حاصل از روابط مختلف، برای شرایط خاص قابل قبول بوده که اغلب، این جواب‌ها تفاوت زیادی باهم دارند. لذا برای حصول مقادیر عمق آب‌شستگی در هر منطقه، اقدام به بررسی مورد با مدل‌های فیزیکی می‌گردد. بر این مبنا دستیابی به روشی که قادر به ارائه جواب دقیق‌تر و قابلیت تعمیم به محدوده بازه‌های دیگری از داده‌ها باشد از اهمیت خاصی برخوردار است.در تحقیق حاضر از شبکه عصبی مصنوعی به‌عنوان یک ابزار محاسباتی برای پیش‌بینی عمق آب‌شستگی موضعی پایه پل و آنالیز حساسیت هر یک از پارامترهای ورودی استفاده شده است. شبکه عصبی مصنوعی بکار رفته در تحقیق حاضر از نوع پرسپترون چند لایه (MLP) بوده و الگوریتم پس‌انتشار خطا (BP) برای آموزش شبکه مورد استفاده قرار گرفته است، همچنین از تبدیل موجک گسسته به‌دلیل نیاز به محاسبات کمتر نسبت به تبدیل موجک پیوسته در این تحقیق استفاده شده است. پنج پارامتر موثر ورودی انتخاب شده شامل قطر پایه، قطر سنگدانه، عمق جریان، سرعت متوسط جریان و سرعت بحرانی جریان مي‌باشد. با بررسی نحوه عملکرد فاکتورهای مختلفِ شبکه عصبی شامل قانون یادگیری، تابع انتقال، تعداد لایه‌های مخفی و تعداد گره‌ها در هر لایه، شبکه بهینه تعیین گردیده است؛ همچنین میزان حساسیت شبکه بر هر یک از پارامترهای ورودی بطور جداگانه مورد تحلیل و آنالیز قرار گرفته است تا مشارکت هریک از پارامترهای ورودی در توان شبکه برآورد و ارزیابی گردد. در مرحله بعد پارامتر‌های ورودی توسط موجک به مؤلفه‌های جزئی و کلی تفکیک شده و تمام این مؤلفه‌ها به‌عنوان ورودی به شبکه عصبی داده می‌شود. این روش در واقع یک فیلترِ تجزیه‌ی سیگنال قبل از شبکه است که ورودی ها را فیلتر می‌کند. با مدنظر قرار دادن شاخص های آماری خطا و همبستگی میزان کارآیی انواع شبکه‌ها با روش‌های بیان شده مورد بررسی قرار گرفت. نتايج، مؤيد قابليت بسيار بالاي شبكه‌ عصبي مصنوعي و شبکه عصبی ترکیبی با موجک در پيش‌بيني عمق آبشستگي موضعي پايه‌ي پل نسبت به فرمول‌هاي تجربي بوده و آناليز حساسيت بر روي پارامترها نشان داد كه قطر ستون (D) مؤثرترين پارامتر در عمق آبشستگي موضعي پايه‌ي پل مي‌باشد. كليد واژه¬ها: شبکه عصبی مصنوعی، موجک، آب‌شستگی موضعی، پایه پل، آنالیز حساسیت
Supervisor:
SupervisorE-mail
Pasbani Khiavi, MajidUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Ali Ghorbani, MortezaUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Date Deposited: 07 Oct 2018 08:23
Last Modified: 07 Oct 2018 08:23
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/467

Actions (login required)

View Item View Item