[發(fā)明專利]基于高密度測(cè)點(diǎn)應(yīng)變的大跨徑橋梁吊索索力識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210377066.7
• 申請(qǐng)日: 2022-04-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114741923B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洋;閆嘯坤;常亮;李元濤;程為;韓令奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué);中鐵建大橋工程局集團(tuán)第四工程有限公司;國(guó)能運(yùn)輸技術(shù)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/27;G06F30/13;G06N3/0464;G06N3/08;G06F16/215;G01M5/00;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 李智慧

基于高密度測(cè)點(diǎn)應(yīng)變的大跨徑橋梁吊索索力識(shí)別方法，屬于土木工程結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)安全智能監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。組合應(yīng)用去噪自編碼器與一維深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型為基礎(chǔ)，構(gòu)建大跨徑橋梁主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變?吊索索力相關(guān)模型；在此基礎(chǔ)上，利用分布式傳感光纖獲取主梁結(jié)構(gòu)高密度測(cè)點(diǎn)應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，估算大跨徑橋梁所有實(shí)際吊索索力；利用大跨徑橋梁部分吊索索力傳感器獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以B樣條插值方法為基礎(chǔ)，修正大跨徑橋梁所有吊索索力的估算值，實(shí)現(xiàn)大跨徑橋梁所有吊索索力的識(shí)別。本發(fā)明解決了利用分布式應(yīng)變和部分吊索索力測(cè)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)大跨徑橋梁所有吊索索力識(shí)別的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)安全智能監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于高密度測(cè)點(diǎn)應(yīng)變的大跨徑橋梁吊索索力識(shí)別方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的日漸成熟，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成為確保橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)安全的有力工具，許多大跨徑橋梁都已經(jīng)安裝了橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。然而，受限于傳感器的成本和安裝等條件，大多數(shù)大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)點(diǎn)規(guī)模較小，尤其是對(duì)于大跨徑橋梁的吊索結(jié)構(gòu)，當(dāng)前橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)往往僅監(jiān)測(cè)部分吊索索力。針對(duì)這一問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于高密度測(cè)點(diǎn)應(yīng)變的大跨徑橋梁吊索索力識(shí)別方法，利用分布式應(yīng)變和部分吊索的索力測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)大跨徑橋梁所有吊索索力的識(shí)別。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了實(shí)現(xiàn)大跨徑橋梁所有吊索索力的識(shí)別，現(xiàn)提出一種基于高密度測(cè)點(diǎn)應(yīng)變的大跨徑橋梁吊索索力識(shí)別方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種基于高密度測(cè)點(diǎn)應(yīng)變的大跨徑橋梁吊索索力識(shí)別方法，該方法包括以下步驟：

步驟一：依托橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型獲取主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變和吊索索力數(shù)據(jù)，利用去噪自編碼器提取主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變特征，利用一維深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲取主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變特征與吊索索力的相關(guān)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)大跨徑橋梁主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變-吊索索力相關(guān)模型的構(gòu)建；

步驟二：利用分布式傳感光纖獲取主梁結(jié)構(gòu)高密度測(cè)點(diǎn)應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以步驟一建立的主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變-吊索索力相關(guān)模型為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)大跨徑橋梁所有實(shí)際吊索索力的估算；

步驟三：利用大跨徑橋梁部分吊索索力傳感器獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以B樣條插值方法為基礎(chǔ)，修正步驟二獲得的大跨徑橋梁所有吊索索力的估算值，實(shí)現(xiàn)大跨徑橋梁所有吊索索力的識(shí)別。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：

本發(fā)明提出一種基于高密度測(cè)點(diǎn)應(yīng)變的大跨徑橋梁吊索索力識(shí)別方法，首先，組合應(yīng)用去噪自編碼器與一維深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，依托橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型，構(gòu)建大跨徑橋梁主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變-吊索索力相關(guān)模型；其次，利用分布式傳感光纖獲取主梁結(jié)構(gòu)高密度測(cè)點(diǎn)應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)大跨徑橋梁所有實(shí)際吊索索力的估算；最后，以大跨徑橋梁部分吊索索力傳感器獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用B樣條插值方法，修正大跨徑橋梁所有吊索索力的估算值，實(shí)現(xiàn)大跨徑橋梁所有吊索索力的識(shí)別。本發(fā)明利用去噪自編碼器提取主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變特征，一方面實(shí)現(xiàn)了主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變特征的自動(dòng)構(gòu)造，另一方面克服了有限元模型節(jié)點(diǎn)與分布式光纖高密度測(cè)點(diǎn)不完全相符的困難，實(shí)現(xiàn)了有限元模型數(shù)據(jù)的有效利用。本發(fā)明還采用了一維深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲取主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變特征與吊索索力的相關(guān)關(guān)系，其中，深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域得到了廣泛研究，在諸多實(shí)際項(xiàng)目中的成功應(yīng)用顯示深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有十分優(yōu)異的性能。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，解決了利用分布式應(yīng)變和部分吊索索力測(cè)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)大跨徑橋梁所有吊索索力識(shí)別的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的基于高密度測(cè)點(diǎn)應(yīng)變的大跨徑橋梁吊索索力識(shí)別方法的流程圖。

圖2為實(shí)施例中橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和吊索編號(hào)示意圖。

圖3為實(shí)施例中橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型示意圖。

圖4為實(shí)施例中索力識(shí)別結(jié)果與吊索索力實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果的誤差圖。

具體實(shí)施方式