[发明专利]基于应变响应累积分布函数差的桥梁集群结构损伤判别方法

说明书

本发明属于时变环境下桥梁结构损伤判别领域，特别涉及一种基于应变响应累积分布函数差的桥梁集群结构损伤判别方法，本发明所述的基于应变响应概率分布函数差的桥梁集群结构损伤判别方法，其一，利用基于监测应变响应数据相似度的聚类分析算法，实现对集群内全部桥梁监测应变响应数据的划分，建立多个具有相似概率分布的应变响应数据类别；其二，每一数据类别下，利用基于桥梁结构应变监测数据集合重构的去噪方法，有效提高结构应变海量监测数据去除噪声的计算效率；其三，每一数据类别下，利用基于累积分布函数残差的损伤判别因子，有效剔除时变环境温度对结构应变监测数据的影响，可实现集群内全部桥梁结构的损伤判别。

技术领域

本发明属于时变环境下桥梁结构损伤判别领域，特别涉及一种基于应变响应累积分布函数差的桥梁集群结构损伤判别方法。

背景技术

由于结构健康监测技术可以持续可靠地提供桥梁结构响应及环境荷载信息、识别设计与施工中的结构缺陷、诊断与评估运营中的结构损伤，所以该技术已在桥梁工程中得以广泛应用。随着桥梁结构运营安全监测系统的集群化发展，区域路网或城市环线内的多座桥梁均建立了结构运营安全监测系统，即建立了桥梁集群结构运营安全监测系统。但是，现有方法均是利用单座桥梁结构响应监测数据与其历史参考状态进行对比来诊断损伤。而利用集群内多座桥梁结构响应的监测数据，在不使用历史参考状态的情况下，准确判别集群内全部桥梁结构损伤的方法还没有这方面的直接研究成果。

发明内容

本发明是为了解决集群内有监测系统的相似桥梁结构损伤判别的问题，现提供基于应变响应累积分布函数差的桥梁集群结构损伤判别方法。

基于应变响应累积分布函数差的桥梁集群结构损伤判别方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：采集健康状态下桥梁集群内有监测系统的全部相似桥梁所有测点的结构应变监测数据；

步骤二：采用基于数据相似度的监测应变响应聚类分析方法对结构应变监测数据的每一列进行聚类分析，获得所有测点按照数据相关度的聚类划分结果；

步骤三：根据步骤二的聚类划分结果，采集待诊断状态下，某一类别内所有测点的结构应变监测数据；

步骤四：根据步骤三获得的某一类别内所有测点的结构应变监测数据，利用基于桥梁结构应变监测数据集合重构的降噪方法，获得该类别减弱噪声干扰后的结构应变监测数据；

步骤五：在步骤四的基础上，在该类别内随机选择参考点，构建待诊断状态下该类别内所有测点的损伤判别因子及阈值；

步骤六：将该类别内所有测点的损伤判别因子与损伤判别阈值进行比较，当测点的损伤判别因子大于损伤判别阈值时，则该测点处发生了损伤，获得该类别内全部测点的损伤判别结果；

步骤七：重复步骤三至步骤六，获得集群内所有类别下的测点的损伤判别结果。

本发明所述的基于应变响应累积分布函数差的桥梁集群结构损伤判别方法，采用健康状态下的桥梁结构应变监测数据，进行聚类划分，找到所受环境因素影响相似的测点；利用待诊断状态下的桥梁结构应变监测数据，建立同一类别下的桥梁结构损伤判别因子及阈值；通过对不同测点的结构损伤判别因子与阈值进行比较，诊断桥梁在测点处是否产生结构损伤。

本发明所述方法利用相同监测时段下多座桥梁环境温度相似的特点，能够剔除环境温度对桥梁结构监测响应的影响；同时，本发明所述方法通过基于桥梁结构应变监测数据集合重构的降噪方法，能够减弱测试噪声对结构应变监测数据的干扰。

本发明适用于解决实际运营的桥梁集群结构损伤判别问题。本发明还能够直接应用于桥梁集群结构健康监测系统，实现对桥梁集群结构状态的在线实时诊断。

附图说明

图1为桥梁集群结构有限元模型图。

图2为环境温度与混凝土弹性模量的关系图。