[发明专利]一种桥梁结构的三类综合安全预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁结构安全监测技术领域，特别涉及一种桥梁结构的三类综合安全预警方法。

背景技术

近年来，随着经济的高速发展，全国交通量骤增，许多桥梁的设计荷载已不能满足现行车辆荷载的使用要求，桥梁结构的安全形势日趋严峻。为了保障桥梁运营期内的结构安全，必须对桥梁进行健康监测，建立安全预警机制，防止桥梁垮塌等重大事故的发生。

由于桥梁结构本身和所处环境的复杂性以及结构安全评价的特殊性，现有的结构安全评价方法存在较大的局限，在实际应用中未能取得令人满意的效果，主要体现在如下几点：

1)现有的基于模型的桥梁结构安全评价机理均来源于力学学科，其评价过程严重依赖于结构的精确理论模型和确定的系统激励；然而旧桥资料的严重缺失和桥梁结构参数在运行过程中的不断变化使得结构精确模型的建立极为困难，加上桥梁结构健康检查中随机环境激励的未知性，使得基于模型的结构安全评价遇到难以逾越的障碍。

2)基于统计分析的评价方法虽已得到逐步的重视，但其研究和应用尚处在初期；桥梁尺寸巨大，结构复杂，振动幅值很低，统计分析通常所采用的动力特性指标易被环境噪声淹没或对局部损伤不敏感，且没有将桥梁结构安全评价与环境特性有效地联系起来，其评价效果还无法满足工程要求。

3)神经网络虽然在处理非线性问题时具有优良的性能，但由于缺乏完备的训练样本，无法在结构响应和安全状态之间建立可靠的因果联系。

4)目前的安全评价大多采用单一的方法或单一的参数进行分析，环境影响的不确定性以及测试数据的不完整性使得监测变量未能全面反映结构的安全状况。

上述问题的存在，使得目前还没有一种令人满意的桥梁安全综合评价体系。从以上分析可知，由于桥梁结构本身的构成极为复杂，其性能容易受到结构所处环境的各种因素的影响，使得结构安全的评价工作也十分困难。尽管目前针对桥梁结构安全的评价方法有很多，但由于各种原因，这些评价方法都有其本身固有的缺陷，在实际应用中尚未取得令人满意的结果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服上述不足，提供一种桥梁结构的三类综合安全预警方法，该方法通过安全余量、平稳性和相关性三个方面综合考虑桥梁的预警情况。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种桥梁结构的三类综合安全预警方法，采用安全余量报警、平稳性报警和相关性报警三种综合预警方式，具体方法为：

1)确定与待测桥梁结构安全有关的某种监测数据以及待测桥梁的具体监测点；

2)选取用于分析报警的前i年的监测数据，i≥2；

3)按一定的时间间隔划分并统计该监测点的监测数据，并计算在每个时间段上的数据均值；

4)确定第i+1年的第j个时间段为待分析时间段；

5)安全余量报警：定义安全余量指标，确定安全余量的基准数据，根据第i+1年的第j个时间段的实际数据判断是否需要安全余量报警；

6)平稳性报警：定义平稳性指标，确定平稳性的基准数据，根据第i+1年的第j个时间段的实际数据判断是否需要平稳性报警；

7)相关性报警：对监测数据进行互相关分析，按条件提取两个通道的监测数据互为参考对象，并根据该两种通道监测数据的安全余量报警和平稳性报警情况，判断是否需要相关性报警；

8)对各种报警情况对应的桥梁安全问题进行处理。

进一步的，步骤1)所述的监测数据为裂缝数据、应变数据、倾斜度数据、挠度数据、位移数据、加速度数据、或索力监测数据。

进一步的，步骤2)所述的按一定的间隔时间划分，其划分方法包括按月划分、按季度划分或者按年份划分。

进一步的，步骤5)所述安全余量报警的具体方法为：