[發明專利]基于監測數據的橋梁殘余變形異常評估預警方法

有效

• 申請號: 202110056175.4
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112906101B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 陳克堅;顏永逸;楊國靜;曾永平;宋曉東;鄭曉龍;陶奇;董俊;蘇延文;龐林;徐昕宇;周川江;劉力維;陳星宇
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G01D21/02;G06F119/08
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 范文苑

本發明提供的一種基于監測數據的橋梁殘余變形異常評估預警方法，通過對原始數據直接進行樣本擬合，充分保留了原始信號的特點，能夠快速的分離的溫度效應，計算效率大大提高，而且擬合的過程也避免了由于測量造成的隨機性，通過簡便快速的得到殘余變形曲線及其發展規律，能夠有效用于對后期的殘余變形展開預測，將計算的或者預估的殘余變形值與預設值比較，能夠將殘余變形廣泛用于橋梁的狀態評估工作中，有效利用監測，及時發現異常情況，保障運營安全，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于橋梁監測技術領域，具體涉及一種基于監測數據的橋梁殘余變形異常評估預警方法。

背景技術

隨著我國橋梁建設的不斷發展，橋梁規模不斷壯大，結構形式日益多樣。但橋梁結構在正常運營過程中受到環境、長期服役和結構自身老化因素的影響，會發生各種病害導致結構變形，影響橋梁結構的正常工作。由于橋梁結構的變形和殘余變形對于評估結構的狀態和行車安全十分重要，因此，需要對其進行監測，以便及時發現異常情況，保障運營安全。

目前，對于殘余變形多是通過實驗和理論模型計算獲得，不能代表橋梁結構的實際情況，而實測撓度中的變形與溫度有關，需要對溫度產生的變形進行分離，但現有的溫度分離技術，如采用智能算法，計算效率不高；如采用信號分解方法，在信號分解時，容易丟失信號的原始時域特征，且對于分量的剔除與選擇沒有統一標準；而若采用理論計算的參數，又不能適應所有橋的實際情況。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中對殘余變形的實測撓度變形數據中的溫度效應進行剝離時，存在或計算效率不高、或容易丟失信號的原始時域特征，或無法適應所有橋的實際情況的上述不足，提供基于一種監測數據殘余變形的橋梁結構異常狀態判斷方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種基于監測數據的橋梁殘余變形異常評估預警方法，包括如下步驟：

a、通過觀測，獲得橋梁結構的撓度變形數據和對應的溫度數據；

b、選取撓度變形數據的日特征數據及日特征數據對應的溫度數據進行分析，得到日特征數據曲線，假定日特征數據的總量為N；

c、確定溫度對撓度變形的時間范圍：選取第一時間間隔天數為i，計算日特征數據中的第t個數據和第t+i個數據之間的撓度變形差和溫差T_tⁱ，建立一個樣本其中，t＝1,2,3,…,且t+i≤N；計算所有的t得到時間間隔i下的所有撓度變形差和溫差形成的一個第一樣本集對以溫差為自變量得到第一擬合一次項系數，取擬合一次項系數的絕對值為k_i，分別計算i＝1,2,3,…,得到然后分別擬合計算得到k₁,k₂,k₃…，進而得到關于i-k的曲線，根據i-k曲線的拐點確定i'，i'即為溫度的最大影響天數；

d、選取第二時間間隔天數為p，計算當j＝p時日特征數據中的第t個數據和第t+j個數據之間的撓度變形差和溫差T_t^j，建立一個樣本其中，t＝1,2,3,…,且t+j≤N；計算所有的t得到j＝p時所有撓度變形差和溫差形成的一個樣本集分別計算j＝1p,2p,3p,…,np,且np≤i'得到第二樣本集對U²以溫差為自變量得到第二擬合一次項系數，取第二擬合一次項系數的絕對值為撓度變形差和溫差的線性關系系數為K；

e、若K的R-square指標大于預設指標值，計算日特征數據的每相鄰兩個溫度的溫差T'，以日特征數據的第一個數據為基準，用T'乘以系數K，并依次累計求和得到溫度效應的變形曲線；

f、用日特征數據曲線減去溫度效應的變形曲線得到殘余變形曲線分布點，將殘余變形曲線分布點進行二階最小二乘擬合，得到殘余變形隨時間天數的擬合公式；