[發(fā)明專(zhuān)利]一種橋隧工程短、長(zhǎng)期變形的超前預(yù)警方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911420708.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111022124B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐剛年;葛顏慧;劉金樟;藺寶垚;杜業(yè)峰;馮鑫;邱凱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東交通學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): E21F17/18
• 分類(lèi)號(hào): E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 陳曉敏

本發(fā)明公開(kāi)了一種橋隧工程短、長(zhǎng)期變形的超前預(yù)警方法，包括以下步驟：在橋隧工程布設(shè)多個(gè)測(cè)點(diǎn)，記錄測(cè)點(diǎn)處結(jié)構(gòu)變形量，得到原始數(shù)據(jù)列；將原始數(shù)據(jù)列經(jīng)累加生成和累減還原后生成新序列，確定各測(cè)點(diǎn)的灰參數(shù)、優(yōu)化系數(shù)；推導(dǎo)出引入優(yōu)化系數(shù)灰色模型的短、長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)變形外推預(yù)測(cè)函數(shù)；通過(guò)外推預(yù)測(cè)函數(shù)計(jì)算下一階段的結(jié)構(gòu)變形預(yù)測(cè)值及殘差；采用正弦、周期性序列函數(shù)修正引入優(yōu)化系數(shù)灰色模型預(yù)測(cè)值的殘差；采用后驗(yàn)差檢驗(yàn)法評(píng)估出傳統(tǒng)灰色模型和灰色修正模型的預(yù)測(cè)精度等級(jí)，根據(jù)模型計(jì)算精度或絕對(duì)誤差平均值確定最優(yōu)預(yù)測(cè)模型；以最優(yōu)預(yù)測(cè)模型獲取下一階段變形預(yù)測(cè)值，將其與設(shè)定變形上限值進(jìn)行比較，若前者超過(guò)后者則報(bào)警，若未超過(guò)則不報(bào)警。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)屬于橋隧工程結(jié)構(gòu)變形超前預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種橋隧工程短、長(zhǎng)期變形的超前預(yù)警方法。

背景技術(shù)

變形是判斷結(jié)構(gòu)健康狀況的重要參數(shù)，很大程度上反映了結(jié)構(gòu)的破壞趨勢(shì)，對(duì)橋隧結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，則可協(xié)助管理部門(mén)評(píng)估結(jié)構(gòu)健康程度，治理結(jié)構(gòu)病害，從而降低風(fēng)險(xiǎn)和損失。由于影響結(jié)構(gòu)變形的因素眾多，因此合理選擇結(jié)構(gòu)變形預(yù)測(cè)方法已成為一個(gè)重要的研究課題。

目前，橋隧結(jié)構(gòu)變形預(yù)報(bào)方法包括：試驗(yàn)研究法、有限單元分析法、理論研究法及智能算法分析法。其中，智能算法分析法可依據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)推算結(jié)構(gòu)的短、長(zhǎng)期變形，可解決變形數(shù)據(jù)具有非線性、隨機(jī)性及不確定性等問(wèn)題，同時(shí)該方法計(jì)算成本低廉，預(yù)測(cè)精度高，逐漸得到工程技術(shù)人員的青睞。

針對(duì)具有非線性、隨機(jī)性及不確定性特征的采集樣本，許多學(xué)者利用傳統(tǒng)灰色模型預(yù)測(cè)橋隧工程領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)形變，但傳統(tǒng)灰色模型預(yù)測(cè)精度低存在三方面問(wèn)題：第一，模型中累加生成數(shù)據(jù)并非最優(yōu)，導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果誤差較大。第二，由于結(jié)構(gòu)形變存在一定周期性和隨機(jī)波動(dòng)的特征，造成傳統(tǒng)的、單一灰色模型還存在預(yù)測(cè)精度不高的缺陷。第三，各測(cè)點(diǎn)采集的變形數(shù)據(jù)不同，必然導(dǎo)致形變發(fā)展規(guī)律也不盡相同，然而各測(cè)點(diǎn)往往近似地選取同一預(yù)測(cè)模型，使預(yù)測(cè)精度差別較大。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高傳統(tǒng)灰色模型預(yù)測(cè)精度，解決以上三方面對(duì)模型精度的影響，提供一種橋隧工程短、長(zhǎng)期變形的超前預(yù)警方法；該方法通過(guò)優(yōu)化灰色理論累加計(jì)算公式，并采用殘差修正模型進(jìn)一步修正預(yù)測(cè)結(jié)果，并通過(guò)具有不同最佳優(yōu)化系數(shù)的灰色修正模型(簡(jiǎn)稱(chēng)灰色修正模型)對(duì)短、長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)變形提供超前預(yù)警。

本公開(kāi)的發(fā)明目的是提出一種橋隧工程短、長(zhǎng)期變形的超前預(yù)警方法，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開(kāi)采用下述技術(shù)方案：

一種橋隧工程短、長(zhǎng)期變形的超前預(yù)警方法，包括以下步驟：

(1)在橋隧工程布設(shè)多個(gè)測(cè)點(diǎn)，并記錄測(cè)點(diǎn)處結(jié)構(gòu)變形量，得到原始數(shù)據(jù)列；

(2)將原始數(shù)據(jù)列經(jīng)累加生成和累減還原后生成新序列，確定各測(cè)點(diǎn)的灰參數(shù)、優(yōu)化系數(shù)；

(3)推導(dǎo)出引入優(yōu)化系數(shù)灰色模型的短、長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)變形外推預(yù)測(cè)函數(shù)；

(4)通過(guò)外推預(yù)測(cè)函數(shù)計(jì)算下一階段的結(jié)構(gòu)變形預(yù)測(cè)值及殘差；

(5)采用正弦、周期性序列函數(shù)修正引入優(yōu)化系數(shù)灰色模型預(yù)測(cè)值的殘差；

(6)采用后驗(yàn)差檢驗(yàn)法評(píng)估出傳統(tǒng)灰色模型和灰色修正模型的預(yù)測(cè)精度等級(jí)，根據(jù)模型計(jì)算精度或絕對(duì)誤差平均值確定最優(yōu)預(yù)測(cè)模型；

(7)以最優(yōu)預(yù)測(cè)模型獲取下一階段變形預(yù)測(cè)值，將其與設(shè)定變形上限值進(jìn)行比較，若前者超過(guò)后者則報(bào)警，若未超過(guò)則不報(bào)警。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述步驟(1)中，測(cè)點(diǎn)處布設(shè)位移傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，且原始數(shù)據(jù)記錄組數(shù)不少于4組。