[发明专利]基于支持向量机的船撞桥桩基损伤识别方法

说明书

技术领域

本发明属于桥墩监测技术领域，具体涉及基于支持向量机的船撞桥桩基损伤识别方法。

背景技术

近年来，随着我国经济建设突飞猛进的发展，交通运输业的发展越来越快，与此同时，大量高技术、大跨径、高投入的跨海越江大桥如雨后春笋般纷纷修建起来。在21世纪的初期，我国先后建成了多座世界级的大型桥梁，长江中下游和东南沿海成为建设大型跨海越江桥梁的主战场。从目前的发展和规划来看，未来世界范围的跨海大桥建设的总体趋势是：在通航等级更高的宽阔海域建桥，要求基本满足超大吨位巨轮航行安全；受技术与经济条件制约，不仅要求主通航孔桥梁的跨越能力更强，而且会更多采用施工便捷的预制梁桥来实现宽阔海域的非通航孔布设；在更为严峻的气候、地质、水文和通航繁忙的条件下，要求桥梁有抵抗船舶碰撞能力和灾后迅速修复的能力。与此同时，随着港口开发和航运业的大发展，我国沿海航道的通行密度及船舶吨位也不断提高。众多跨海越江桥梁的建立，一方面给国家或地方带来丰厚经济利润，另一方面却影响着船舶运输的安全。对船舶航行来说桥梁无疑是一种障碍物。跨海越江桥梁的建成会使桥区环境发生改变，如水流流速、风速、弯道、冲刷、淤积、潮位等，而随着造船技术的发展，现在的通航船舶也开始变得愈来愈快，愈来愈大。随之而来的是，船舶撞击桥梁的灾难性事故日益增多，事故对人们的生命财产往往会带来重大损失。因此随着综合交通运输体系的完善，船舶碰撞桥梁的致损事故也渐渐成为桥梁建设管理部门和社会各界十分关注的重要灾害事件。原因是过去一般认为桥梁通航孔水域的桥墩防撞是研究的重点，通过对事故概率分析和最大船撞力的研究，按照最低撞击力荷载要求进行合理的桥梁防撞设计可以避免事故的发生。然而从工程现状来看，虽然世界各国都采用了不同防撞设计理念和方法，但还不能完全避免船撞桥事故产生的严重影响，特别是在宽阔水域的非通航孔桥梁，在船舶失控和恶劣气候条件下，由大吨位船舶撞击导致桥梁损伤或破坏的危险性依然存在，按现有设计理念，非通航孔桥梁设计还无法达到与主通航孔同等的防撞能力，如考虑对非通航孔桥梁进行全线高等级的防撞设计，建设投资将大大增加，在经济与效益上将很不划算。而对于非通航孔的小跨梁桥来说，结合工程保险和事故索赔，开展迅速的事故后评估及修复在经济学上显得更合理，也更具有现实意义，所以在船撞桥事故后快速精确地进行结构损伤诊断和安全评估，以确定既有构件是否还具有足够的抗力，桥墩桩基是否需要加固维修就显得极为重要，也直接影响着桥梁全寿命周期的安全性和耐久性。特别是在桥梁桩基遭遇冲击荷载的时候，可能既有的结构会产生严重的损伤，桩基就可能发生事故，桥梁桩基一旦发生重大事故，将有可能造成桥梁的倒塌以至于造成难以预估的损失。因此分析桥梁桩基的动力损伤程度，进而对其损伤特性进行评估尤为重要。桥梁桩基与土相互作用的简化，对模拟船桥碰撞具有重要的现实意义。在目前大跨度桥梁受水平荷载作用中，一般均采取假定地基土为刚性的条件，即上部结构通过基础与地基刚性连接。目前，在功能强大的硬件支持下，如何大幅度节省建模人工和计算量而得到相近的计算精度就成为数值仿真的关键。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种船撞桥的桩基损伤识别系统，用于在桥梁下发生船撞事故之后，便于精确记录船撞桥瞬间，桥梁空间参数及能量传递的变化，准确确定桥梁桩基的破坏程度，判断桥梁桩基是否已发生影响继续服役的重大破坏，供桥梁管理部门及时决策是否需要关闭交通，防止后续灾害发生，立即开展桥梁维修工作，也可为下一步深入开展被撞区域桥梁构件的精细化损伤识别和状态评估提供实时激励和结构反应的数据支撑。其技术方案如下：

一种船撞桥的桩基损伤识别系统，包括安装在桥墩上的动态位移传感器，加速度传感器，速度传感器，积分仪，还包括与所述传感器相连的数据采集模块，与所述的速度传感器相连的积分仪，与所述数据采集模块相连的数据去噪模块，与所述数据去噪模块相连的触发式存储控制模块，与所述触发式存储控制模块相连的参数分析及撞击力识别模块，与所述的参数分析及撞击力识别模块相连的数据传输模块，与所述的数据传输模块相连的是监测中心计算机，与监测中心主机相连的是支持向量机，监测中心主机上的数据传输给支持向量机，通过支持向量机的计算实现承台的最大承载力和最大位移识别，通过计算机建立ANSYS有限元分析模型，进行有限元的分析计算，实现损伤识别。

进一步的，所述的数据采集模块用于采集与其相连的动态位移传感器、加速度传感器和速度传感器的数据；动态位移传感器可以测出两梁之间的位移变化，加速度传感器可以测出桥墩加速度的变化，速度传感器可以直接测出桥梁在被撞击时的速度变化。