[发明专利]一种基于实时监测数据处理的桥梁桩基健康状态评估方法

说明书

本发明涉及一种基于实时监测数据处理的桥梁桩基健康状态评估方法，与现有技术相比解决了无法对桥梁桩基健康状态进行有效评估的问题。本发明包括以下步骤：原始冲刷实时监测数据的获取；冲刷实时监测数据的简化处理；建立动态实时的桩基冲刷有限元评估模型；评估桥梁桩基健康状态。本发明能够快速有效的利用实时监测数据对桥梁桩基健康状态进行评估。

技术领域

本发明涉及大数据处理技术领域，具体涉及一种基于实时监测数据处理的桥梁桩基健康状态评估方法。

背景技术

桥梁是重要的交通枢纽，桥梁的健康运营对交通运行安全、人民群众生活、社会经济效益有巨大的促进作用。我国目前有众多桥梁采用桩基础，其中许多桥梁架设在水况恶劣的海域，在长期运营过程中，冲刷是导致桩基失稳、桥梁毁坏的重要因素，例如，2008年，中国台湾高雄县甲仙大桥因旗山溪水冲刷，导致桥墩倾陷松动，桥面陷落，无法通行而封桥；2010年，四川华阳通济桥因洪水对桩基的局部冲刷导致通济桥主桥墩部分垮塌。

可见，桥梁桩基的安全性是反映桥梁整体安全性的一个重要指标，若能对桥梁桩基的健康状态进行实时评估，从而对桥梁桩基采取及时的养护和修复措施，就能避免许多桥梁事故的发生。桥梁桩基存在的安全隐患很难被发现，但是借助于种类众多的桥梁桩基实时监测设备，就能实现对桥梁桩基健康状态的实时评估。

近年来，随着信息技术的快速发展，利用计算机对实时监测数据进行处理的做法已经越来越普遍。那么如何对庞大冗杂的实时监测数据进行过滤整合，并利用整合后的数据对桥梁桩基健康状态进行评估，成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速有效的利用实时监测数据对桥梁桩基健康状态进行评估的方法，解决了难以利用实时监测数据对桥梁桩基健康状态进行有效评估的现状。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于实时监测数据处理的桥梁桩基健康状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)原始冲刷实时监测数据的获取；实时读取安装分布于墩顶支座的位移计及压力传感器、水中的桩侧流速仪、水下的冲刷坑深度监测设备所获取的原始冲刷实时监测数据，包括墩顶位移及支座处竖向荷载和弯矩、桩侧水流流速、桩基冲刷坑深度，并以数组形式存储，定义为unprodata{{u 1，N 1，M 1，V 1，H 1，time}{u 2，N 2，M 2，V 2，H 2，time}…{un，N n，M n，V n，H n，time}}；

2)冲刷实时监测数据的简化处理；定义一定的时间周期如小时、天、周、月为监测的基本时间单位，此处取天数即24小时为基本时间单位，对24小时内监测设备及传感器获得的数据进行简化处理；得到数据u a，代表24小时内墩顶位移；得到数据N a、M a，代表24小时内支座处竖向荷载及弯矩；得到数据V a，代表24小时内桩侧水流流速；得到数据H a，代表24小时内桩基冲刷坑深度；同一天的冲刷实时监测数据以数组形式存储于数组中，将简化处理后的i个数组按时间先后顺序排列形成一个序列定义prodata{{u 1，N 1，M 1，V1，H 1，day}{u 2，N2，M 2，V 2，H 2，day}…{u i，N i，M i，V i，H i，day}}；

3)建立动态实时的桩基冲刷有限元评估模型；根据桥墩桥桩形状及桩基土层分布建立初始的水下地形及桥梁桩基模型，随着桩基土层的冲淤变化，结合步骤2)中简化处理后的冲刷实时监测数据,模拟在冲刷作用下，桥梁桩基边界条件的实时变化，建立动态实时的桩基冲刷有限元评估模型来模拟桥梁桩基的动态冲刷过程；

4)评估桥梁桩基健康状态；借助步骤3)中动态实时的桩基冲刷有限元评估模型，对桥梁桩基进行数值分析；对有限元评估模型输入一个设计横向荷载作为外激励，该设计横向荷载作用在桩基顶部，有限元评估模型运行分析后输出墩顶位移，该墩顶位移即冲刷及外激励耦合作用下的墩顶位移，与规范规定的墩顶位移容许值进行差值对比，得出桥梁桩基健康状态并分级评估。