[發(fā)明專(zhuān)利]基于支持向量機(jī)的船撞橋樁基損傷識(shí)別方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710259081.0
• 申請(qǐng)日: 2017-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107025357A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭健;朱緒江;趙欽;賀露露
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 杭州浙科專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙)33213
• 代理人: 杜立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋墩監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于支持向量機(jī)的船撞橋樁基損傷識(shí)別方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展越來(lái)越快，與此同時(shí)，大量高技術(shù)、大跨徑、高投入的跨海越江大橋如雨后春筍般紛紛修建起來(lái)。在21世紀(jì)的初期，我國(guó)先后建成了多座世界級(jí)的大型橋梁，長(zhǎng)江中下游和東南沿海成為建設(shè)大型跨海越江橋梁的主戰(zhàn)場(chǎng)。從目前的發(fā)展和規(guī)劃來(lái)看，未來(lái)世界范圍的跨海大橋建設(shè)的總體趨勢(shì)是：在通航等級(jí)更高的寬闊海域建橋，要求基本滿(mǎn)足超大噸位巨輪航行安全；受技術(shù)與經(jīng)濟(jì)條件制約，不僅要求主通航孔橋梁的跨越能力更強(qiáng)，而且會(huì)更多采用施工便捷的預(yù)制梁橋來(lái)實(shí)現(xiàn)寬闊海域的非通航孔布設(shè)；在更為嚴(yán)峻的氣候、地質(zhì)、水文和通航繁忙的條件下，要求橋梁有抵抗船舶碰撞能力和災(zāi)后迅速修復(fù)的能力。與此同時(shí)，隨著港口開(kāi)發(fā)和航運(yùn)業(yè)的大發(fā)展，我國(guó)沿海航道的通行密度及船舶噸位也不斷提高。眾多跨海越江橋梁的建立，一方面給國(guó)家或地方帶來(lái)豐厚經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，另一方面卻影響著船舶運(yùn)輸?shù)陌踩?duì)船舶航行來(lái)說(shuō)橋梁無(wú)疑是一種障礙物。跨海越江橋梁的建成會(huì)使橋區(qū)環(huán)境發(fā)生改變，如水流流速、風(fēng)速、彎道、沖刷、淤積、潮位等，而隨著造船技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的通航船舶也開(kāi)始變得愈來(lái)愈快，愈來(lái)愈大。隨之而來(lái)的是，船舶撞擊橋梁的災(zāi)難性事故日益增多，事故對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)往往會(huì)帶來(lái)重大損失。因此隨著綜合交通運(yùn)輸體系的完善，船舶碰撞橋梁的致?lián)p事故也漸漸成為橋梁建設(shè)管理部門(mén)和社會(huì)各界十分關(guān)注的重要災(zāi)害事件。原因是過(guò)去一般認(rèn)為橋梁通航孔水域的橋墩防撞是研究的重點(diǎn)，通過(guò)對(duì)事故概率分析和最大船撞力的研究，按照最低撞擊力荷載要求進(jìn)行合理的橋梁防撞設(shè)計(jì)可以避免事故的發(fā)生。然而從工程現(xiàn)狀來(lái)看，雖然世界各國(guó)都采用了不同防撞設(shè)計(jì)理念和方法，但還不能完全避免船撞橋事故產(chǎn)生的嚴(yán)重影響，特別是在寬闊水域的非通航孔橋梁，在船舶失控和惡劣氣候條件下，由大噸位船舶撞擊導(dǎo)致橋梁損傷或破壞的危險(xiǎn)性依然存在，按現(xiàn)有設(shè)計(jì)理念，非通航孔橋梁設(shè)計(jì)還無(wú)法達(dá)到與主通航孔同等的防撞能力，如考慮對(duì)非通航孔橋梁進(jìn)行全線高等級(jí)的防撞設(shè)計(jì)，建設(shè)投資將大大增加，在經(jīng)濟(jì)與效益上將很不劃算。而對(duì)于非通航孔的小跨梁橋來(lái)說(shuō)，結(jié)合工程保險(xiǎn)和事故索賠，開(kāi)展迅速的事故后評(píng)估及修復(fù)在經(jīng)濟(jì)學(xué)上顯得更合理，也更具有現(xiàn)實(shí)意義，所以在船撞橋事故后快速精確地進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷診斷和安全評(píng)估，以確定既有構(gòu)件是否還具有足夠的抗力，橋墩樁基是否需要加固維修就顯得極為重要，也直接影響著橋梁全壽命周期的安全性和耐久性。特別是在橋梁樁基遭遇沖擊荷載的時(shí)候，可能既有的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的損傷，樁基就可能發(fā)生事故，橋梁樁基一旦發(fā)生重大事故，將有可能造成橋梁的倒塌以至于造成難以預(yù)估的損失。因此分析橋梁樁基的動(dòng)力損傷程度，進(jìn)而對(duì)其損傷特性進(jìn)行評(píng)估尤為重要。橋梁樁基與土相互作用的簡(jiǎn)化，對(duì)模擬船橋碰撞具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在目前大跨度橋梁受水平荷載作用中，一般均采取假定地基土為剛性的條件，即上部結(jié)構(gòu)通過(guò)基礎(chǔ)與地基剛性連接。目前，在功能強(qiáng)大的硬件支持下，如何大幅度節(jié)省建模人工和計(jì)算量而得到相近的計(jì)算精度就成為數(shù)值仿真的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種船撞橋的樁基損傷識(shí)別系統(tǒng)，用于在橋梁下發(fā)生船撞事故之后，便于精確記錄船撞橋瞬間，橋梁空間參數(shù)及能量傳遞的變化，準(zhǔn)確確定橋梁樁基的破壞程度，判斷橋梁樁基是否已發(fā)生影響繼續(xù)服役的重大破壞，供橋梁管理部門(mén)及時(shí)決策是否需要關(guān)閉交通，防止后續(xù)災(zāi)害發(fā)生，立即開(kāi)展橋梁維修工作，也可為下一步深入開(kāi)展被撞區(qū)域橋梁構(gòu)件的精細(xì)化損傷識(shí)別和狀態(tài)評(píng)估提供實(shí)時(shí)激勵(lì)和結(jié)構(gòu)反應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐。其技術(shù)方案如下：

一種船撞橋的樁基損傷識(shí)別系統(tǒng)，包括安裝在橋墩上的動(dòng)態(tài)位移傳感器，加速度傳感器，速度傳感器，積分儀，還包括與所述傳感器相連的數(shù)據(jù)采集模塊，與所述的速度傳感器相連的積分儀，與所述數(shù)據(jù)采集模塊相連的數(shù)據(jù)去噪模塊，與所述數(shù)據(jù)去噪模塊相連的觸發(fā)式存儲(chǔ)控制模塊，與所述觸發(fā)式存儲(chǔ)控制模塊相連的參數(shù)分析及撞擊力識(shí)別模塊，與所述的參數(shù)分析及撞擊力識(shí)別模塊相連的數(shù)據(jù)傳輸模塊，與所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊相連的是監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)，與監(jiān)測(cè)中心主機(jī)相連的是支持向量機(jī)，監(jiān)測(cè)中心主機(jī)上的數(shù)據(jù)傳輸給支持向量機(jī)，通過(guò)支持向量機(jī)的計(jì)算實(shí)現(xiàn)承臺(tái)的最大承載力和最大位移識(shí)別，通過(guò)計(jì)算機(jī)建立ANSYS有限元分析模型，進(jìn)行有限元的分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)損傷識(shí)別。

進(jìn)一步的，所述的數(shù)據(jù)采集模塊用于采集與其相連的動(dòng)態(tài)位移傳感器、加速度傳感器和速度傳感器的數(shù)據(jù)；動(dòng)態(tài)位移傳感器可以測(cè)出兩梁之間的位移變化，加速度傳感器可以測(cè)出橋墩加速度的變化，速度傳感器可以直接測(cè)出橋梁在被撞擊時(shí)的速度變化。