[发明专利]运营状态下斜拉桥竖向变形性能的退化报警方法

摘要

本发明涉及一种运营状态下斜拉桥竖向变形性能的退化报警方法，该方法包括如下步骤：传感器的设置：在斜拉桥跨中位置的主梁顶面和底面安装温度传感器用以监测主梁的顶面温度和底面温度，另外在斜拉桥跨中位置的主梁顶面安装竖向加速度传感器和竖向位移传感器用以监测主梁竖向加速度和主梁竖向位移；在斜拉桥桥塔顶部位置安装温度传感器；在斜拉桥距离跨中位置最近的斜拉索中部位置安装温度传感器；监测数据的处理；完好状态下主梁竖向位移和运营因素的数学相关模型；控制图显著性水平的确定；斜拉桥竖向变形性能退化报警。本发明全面考虑了运营状态下引起斜拉桥主梁竖向位移变化的各种因素，有效提高了斜拉桥主梁竖向变形性能退化报警的实时性和准确性。

主权项

  一种运营状态下斜拉桥竖向变形性能的退化报警方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤1：传感器的设置：在斜拉桥跨中位置的主梁顶面和底面安装温度传感器用以监测主梁的顶面温度和底面温度，另外在斜拉桥跨中位置的主梁顶面安装竖向加速度传感器和竖向位移传感器用以监测主梁竖向加速度和主梁竖向位移；在斜拉桥桥塔顶部位置安装温度传感器，用以监测桥塔的温度；在斜拉桥距离跨中位置最近的斜拉索中部位置安装温度传感器，用以监测斜拉索的温度；步骤2：监测数据的处理：以10分钟为计算区间，对传感器获取的原始数据进行处理，分别计算主梁顶面温度T_u、主梁底面温度T_b、主梁竖向位移D、桥塔温度T_t、斜拉索温度T_c和车辆荷载的代表值E，所述车辆荷载的代表值E是以10分钟为区间计算主梁竖向加速度的均方根，以此作为这一时间段内的车辆荷载的强度代表值，在此基础上进一步计算主梁平均温度T₀=(T_u+T_b)/2、主梁竖向温差T_v=T_u‑T_b、塔梁温差T_p=T_t‑T₀和索梁温差T_r= T_c‑T₀； 步骤3：完好状态下主梁竖向位移和运营因素的数学相关模型：步骤3a：选取桥梁施工建成后n天的监测数据来建立相关模型，则监测样本总量为m=144×n，n为自然数，步骤3b：采用反向传播神经网络建立主梁竖向位移D和主梁平均温度T₀、主梁竖向温差T_v、塔梁温差T_p、索梁温差T_r和车辆荷载代表值E的相关性模型，反向传播网络模型的隐层数和隐层单元由随机爬山法确定，步骤3c：消除运营因素对主梁竖向位移的影响，分别选取主梁平均温度的参考值为R₀、主梁竖向温差的参考值为R_v、塔梁温差的参考值为R_p、索梁温差的参考值为R_r和车辆荷载代表值的参考值为R_E，将主梁竖向位移的原始测试值D归一化至主梁平均温度的参考值R₀、主梁竖向温差的参考值R_v、塔梁温差的参考值R_p、索梁温差的参考值R_r和车辆荷载代表值的参考值R_E，得到消除运营因素影响的主梁竖向位移值D₁，步骤4：控制图显著性水平的确定：将步骤3计算出的主梁竖向位移值D₁输入均值控制图，调整控制图的显著性水平，使得上述n天总计m个样本点全部落在控制图的上、下控制线之内；步骤5：斜拉桥竖向变形性能退化报警：对未知状态的l天监测数据，采用斜拉桥完好状态的相关模型消除主梁平均温度、主梁竖向温差、塔梁温差、索梁温差和车辆荷载代表值的影响，在此基础上得到s个主梁竖向位移值，s=144×l,l是天数，记为D₂；保持步骤4确定的显著性不变，将消除运营因素影响的主梁竖向位移值D₁和s个主梁竖向位移值D₂同时输入均值控制图，此时，若所有m+s个样本仍全部位于上、下控制线内，则说明斜拉桥竖向变形性能为正常，若有样本落在了控制线以外，则说明斜拉桥竖向变形性能异常，作出斜拉桥竖向变形性能发生退化的报警。