[發明專利]基于應變響應累積分布函數差的橋梁集群結構損傷判別方法

有效

• 申請號: 201910896711.4
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110706213B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 劉洋;張紹逸;孫杰;許庚;陳允泉
• 申請（專利權）人: 濟南城建集團有限公司;哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06K9/62
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

本發明屬于時變環境下橋梁結構損傷判別領域，特別涉及一種基于應變響應累積分布函數差的橋梁集群結構損傷判別方法，本發明所述的基于應變響應概率分布函數差的橋梁集群結構損傷判別方法，其一，利用基于監測應變響應數據相似度的聚類分析算法，實現對集群內全部橋梁監測應變響應數據的劃分，建立多個具有相似概率分布的應變響應數據類別；其二，每一數據類別下，利用基于橋梁結構應變監測數據集合重構的去噪方法，有效提高結構應變海量監測數據去除噪聲的計算效率；其三，每一數據類別下，利用基于累積分布函數殘差的損傷判別因子，有效剔除時變環境溫度對結構應變監測數據的影響，可實現集群內全部橋梁結構的損傷判別。

技術領域

本發明屬于時變環境下橋梁結構損傷判別領域，特別涉及一種基于應變響應累積分布函數差的橋梁集群結構損傷判別方法。

背景技術

由于結構健康監測技術可以持續可靠地提供橋梁結構響應及環境荷載信息、識別設計與施工中的結構缺陷、診斷與評估運營中的結構損傷，所以該技術已在橋梁工程中得以廣泛應用。隨著橋梁結構運營安全監測系統的集群化發展，區域路網或城市環線內的多座橋梁均建立了結構運營安全監測系統，即建立了橋梁集群結構運營安全監測系統。但是，現有方法均是利用單座橋梁結構響應監測數據與其歷史參考狀態進行對比來診斷損傷。而利用集群內多座橋梁結構響應的監測數據，在不使用歷史參考狀態的情況下，準確判別集群內全部橋梁結構損傷的方法還沒有這方面的直接研究成果。

發明內容

本發明是為了解決集群內有監測系統的相似橋梁結構損傷判別的問題，現提供基于應變響應累積分布函數差的橋梁集群結構損傷判別方法。

基于應變響應累積分布函數差的橋梁集群結構損傷判別方法，該方法包括以下步驟：

步驟一：采集健康狀態下橋梁集群內有監測系統的全部相似橋梁所有測點的結構應變監測數據；

步驟二：采用基于數據相似度的監測應變響應聚類分析方法對結構應變監測數據的每一列進行聚類分析，獲得所有測點按照數據相關度的聚類劃分結果；

步驟三：根據步驟二的聚類劃分結果，采集待診斷狀態下，某一類別內所有測點的結構應變監測數據；

步驟四：根據步驟三獲得的某一類別內所有測點的結構應變監測數據，利用基于橋梁結構應變監測數據集合重構的降噪方法，獲得該類別減弱噪聲干擾后的結構應變監測數據；

步驟五：在步驟四的基礎上，在該類別內隨機選擇參考點，構建待診斷狀態下該類別內所有測點的損傷判別因子及閾值；

步驟六：將該類別內所有測點的損傷判別因子與損傷判別閾值進行比較，當測點的損傷判別因子大于損傷判別閾值時，則該測點處發生了損傷，獲得該類別內全部測點的損傷判別結果；

步驟七：重復步驟三至步驟六，獲得集群內所有類別下的測點的損傷判別結果。

本發明所述的基于應變響應累積分布函數差的橋梁集群結構損傷判別方法，采用健康狀態下的橋梁結構應變監測數據，進行聚類劃分，找到所受環境因素影響相似的測點；利用待診斷狀態下的橋梁結構應變監測數據，建立同一類別下的橋梁結構損傷判別因子及閾值；通過對不同測點的結構損傷判別因子與閾值進行比較，診斷橋梁在測點處是否產生結構損傷。

本發明所述方法利用相同監測時段下多座橋梁環境溫度相似的特點，能夠剔除環境溫度對橋梁結構監測響應的影響；同時，本發明所述方法通過基于橋梁結構應變監測數據集合重構的降噪方法，能夠減弱測試噪聲對結構應變監測數據的干擾。

本發明適用于解決實際運營的橋梁集群結構損傷判別問題。本發明還能夠直接應用于橋梁集群結構健康監測系統，實現對橋梁集群結構狀態的在線實時診斷。

附圖說明

圖1為橋梁集群結構有限元模型圖。

圖2為環境溫度與混凝土彈性模量的關系圖。