[发明专利]一种确定大跨桥梁结构主梁横向静位移的方法

摘要

本发明公开了一种确定大跨桥梁结构主梁横向静位移的方法，包括如下步骤：步骤（1）：采集主梁跨中GPS位移和三维风场监测数据；步骤（2）：对监测数据进行矢量分解和均值处理，得到横向静位移和横向静风速数据；步骤（3）：利用3阶傅里叶级数拟合受横向静风速干预的横向静位移主相关成分；步骤（4）：利用均值-方差模型拟合横向静位移离散成分；步骤（5）：最终确定大跨桥梁结构主梁构件的拟合横向静位移。本发明是在监测数据的基础上采用数学建模方法，可以更加准确地确定大跨桥梁结构主梁构件的横向静位移。

主权项

1.一种确定大跨桥梁结构主梁横向静位移的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤（1）：采集主梁跨中GPS位移和三维风场监测数据：在大跨桥梁的主梁跨中处安装GPS位移监测站和三维超声风速仪，对此处位移向量u(t)及风向量v(t)进行实时监测并以时间序列存储，其中v(t)=[v_r(t),α(t),β(t)]，u(t)=[u_x(t),u_y(t),u_z(t)]，v_r(t),α(t),β(t)分别为三维超声风速仪采集到的绝对风速、风攻角与风向角，u_x(t),u_y(t),u_z(t)分别为GPS位移监测站采集到的GPS坐标系下的三轴方向位移，t表示时间，t=1,2,...,L，单位为秒，L表示时间长度；步骤（2）：对监测数据进行矢量分解和均值处理，得到横向静位移序列u_m(k)和横向静风速序列v_m(k)；步骤（3）：利用3阶傅里叶级数拟合受横向静风速序列v_m(k)干预的横向静位移主相关成分，具体流程为：首先将横向静位移序列u_m(k)和横向静风速序列v_m(k)代入以下3阶傅里叶级数表达式：um(k)=a0+Σi=13(ai·cos(i·ω·vm(k))+bi·sin(i·ω·vm(k)))]]>式中a₀、a_i、b_i和ω为傅里叶参数，i为3阶傅里叶级数的离散变量，i=1,2,3；然后对3阶傅里叶级数表达式的傅里叶参数进行最小二乘法拟合，得出分别与a₀、a_i、b_i和ω相对应的最佳傅里叶参数取值和最后利用下式确定受横向静风速序列v_m(k)干预的横向静位移主相关成分u^m(k)=a^0+Σi=13(a^i·cos(i·ω^·vm(k)))+b^i·sin(i·ω^·vm(k)))]]>步骤（4）：利用均值-方差模型拟合得到横向静位移拟合离散成分，具体流程为：（a）首先利用下式计算得到横向静位移的离散成分u~m(k)=um(k)-u^m(k)]]>然后按照以下流程进行增广迪基-福勒检验：a1）对进行0.05显著性水平下的增广迪基-福勒检验，若不接受存在单位根的原假设，则进入步骤（b），否则进入a2）；a2）令j=j+1，根据下式对进行1阶差分处理得到的差分序列D_j(k)后进入步骤a3）：Dj(k)=(1-B)u~m(k)]]>式中，B为滞后算子，j为差分处理的次数，初始值为0；a3）令即用D_j(k)更新后返回步骤a1）；（b）计算横向静位移的离散成分的自相关函数和偏相关函数其中l为滞后期且为正整数，然后按以下判别准则确定所服从的均值-方差模型类型：若和均表现出拖尾性质，则认为服从自回归滑动平均均值和自回归条件异方差的均值-方差模型；若表现出拖尾性质，而表现出截尾性质，则认为服从自回归均值和自回归条件异方差的均值-方差模型；若表现出截尾性质，而表现出拖尾性质，则服从滑动平均均值和自回归条件异方差的均值-方差模型；（c）在确定所服从的均值-方差模型类型的基础上，根据赤池信息量准则确定均值-方差模型阶数取值；（d）利用预测误差法进一步确定均值-方差模型系数取值；（e）对均值-方差模型进行j阶差分逆运算，得到横向静位移的拟合离散成分步骤（5）：利用下式确定任意第k个时间段的大跨桥梁结构主梁构件的横向静位移u(k)：u(k)=u^m(k)+u~ms(k).]]>