基于常態(tài)均值的橋梁損傷識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種橋梁損傷識(shí)別方法，尤其涉及一種基于常態(tài)均值的橋梁損傷識(shí)別方法，屬于橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前橋梁結(jié)構(gòu)損傷判定的的主要依據(jù)為橋梁定期檢測(cè)及橋梁荷載試驗(yàn)，其中橋梁定期檢測(cè)主要判斷的是橋梁表面的病害，而橋梁荷載試驗(yàn)則主要判斷的是橋梁的承載力和結(jié)構(gòu)剛度。此兩種檢測(cè)方式不僅需要投入較大的人力和物力，且部分檢測(cè)需隔斷橋梁交通，對(duì)橋梁正常運(yùn)行有一定的影響。此兩種檢測(cè)方法屬于“后知后覺(jué)”式的檢測(cè)方法，無(wú)法起到提前預(yù)警作用。且此種人工檢測(cè)的方式也無(wú)法起到對(duì)橋梁部分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。
[0003]目前的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)量很大，如何通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，診斷出相應(yīng)監(jiān)測(cè)部位的結(jié)構(gòu)損傷情況是行業(yè)的難點(diǎn)，為了能在橋梁健康監(jiān)測(cè)的海量數(shù)據(jù)中挖掘出結(jié)構(gòu)的損傷情況，需要一種可行的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種基于常態(tài)均值的橋梁損傷識(shí)別方法。
[0005]為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:1、一種基于常態(tài)均值的橋梁損傷識(shí)別方法，具體識(shí)別步驟如下:
[0006](I)、選擇監(jiān)測(cè)橋梁，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目；
[0007](2)、進(jìn)行監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)，包括監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)編碼、對(duì)應(yīng)傳感器類型，空間三維坐標(biāo)；
[0008](3)、根據(jù)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)方案，包括結(jié)構(gòu)位置、傳感器類型、坐標(biāo)；在對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)上安裝應(yīng)力、變形、位移、加速度傳感器，使用數(shù)據(jù)采集儀對(duì)應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；
[0009](4)、應(yīng)力、變形、位移等傳感器采集的信號(hào)通過(guò)光纜或是電纜傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集儀，通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀的解析將信號(hào)轉(zhuǎn)化為可讀的應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)數(shù)據(jù)；
[0010](5)、采集一年以上各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)工具對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)所采集的應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；
[0011](6)、根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析得出數(shù)據(jù)均值μ及標(biāo)準(zhǔn)差σ，建立各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的常態(tài)均值模型，取μ+2σ為常態(tài)均值的上限值，取μ_2σ為常態(tài)均值的下限值，常態(tài)均值模型即為μ_2σ?μ+2σ的區(qū)間曲線；
[0012](7)、在建立各個(gè)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的不同監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù):應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)的常態(tài)均值模型之后，將各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù):應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)與其自身的常態(tài)均值曲線進(jìn)行比較分析；應(yīng)變與應(yīng)變常態(tài)均值模型比較、變形與變形常態(tài)均值模型比較、位移與位移常態(tài)均值模型比較、索力索力常態(tài)均值模型比較、模態(tài)與模態(tài)常態(tài)均值模型比較，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)持續(xù)超出常態(tài)均值曲線超出最大或是最小區(qū)間值時(shí)，則表明對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)的了相應(yīng)的損傷；
[0013](8)、根據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置信息，空間三維坐標(biāo)，找到損傷的結(jié)構(gòu)及損傷的位置，便于橋梁養(yǎng)護(hù)管理人員開(kāi)展養(yǎng)護(hù)維修工作，保證橋梁的安全運(yùn)營(yíng)。
[0014]本發(fā)明為橋梁管養(yǎng)單位對(duì)橋梁的病害診斷及養(yǎng)護(hù)管理提供了對(duì)應(yīng)的判定條件。同時(shí)也為橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)的分析工作提供了一個(gè)合理的分析方法，豐富了橋梁的整體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為橋梁全壽命周期的分析起到了重要的作用，為橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的意義。
【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0016]圖1為當(dāng)橋梁處于正常狀態(tài)下，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律應(yīng)處于一個(gè)正常分布范圍內(nèi)的示意圖。
[0017]圖2當(dāng)橋梁出現(xiàn)病害或是損傷時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線持續(xù)超出常態(tài)均值模型曲線的示意圖。
[0018]圖3為當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)持續(xù)超出常態(tài)均值上限和下限時(shí)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1-圖3所示，本發(fā)明的具體識(shí)別步驟如下:
[0020]1、選擇監(jiān)測(cè)橋梁，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài))；
[0021]2、進(jìn)行監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)，包括監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)編碼、對(duì)應(yīng)傳感器類型，空間三維坐標(biāo)(X，y，z)；
[0022]3、根據(jù)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)方案(包括結(jié)構(gòu)位置、傳感器類型、坐標(biāo)等)在對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)上安裝應(yīng)力、變形、位移、加速度等傳感器，使用數(shù)據(jù)采集儀對(duì)應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；
[0023]4、應(yīng)力、變形、位移、加速度等傳感器采集的信號(hào)通過(guò)光纜或是電纜傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集儀，通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀的解析將信號(hào)轉(zhuǎn)化為可讀的應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)數(shù)據(jù)；
[0024]5、采集較長(zhǎng)時(shí)間(一年以上)的各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力、變形、位移數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)工具對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)所采集的應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；
[0025]6、根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(均值μ及標(biāo)準(zhǔn)差σ )建立各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的常態(tài)均值模型(常態(tài)均值數(shù)據(jù)庫(kù))[μ -2 O，μ +2 O ];
[0026]7、在建立各個(gè)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的不同監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài))的常態(tài)均值模型之后，將各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)(應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài))與其自身的常態(tài)均值曲線進(jìn)行比較分析(應(yīng)變與應(yīng)變常態(tài)均值模型比較、變形與變形常態(tài)均值模型比較、位移與位移常態(tài)均值模型比較、索力與索力常態(tài)均值模型比較、模態(tài)與模態(tài)常態(tài)均值模型比較)，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)持續(xù)超出常態(tài)均值曲線(超出最大或是最小區(qū)間值)時(shí)，則表明對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)的了相應(yīng)的損傷；
[0027]8、根據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置信息(空間三維坐標(biāo))即可找到損傷的結(jié)構(gòu)及損傷的位置，便于橋梁養(yǎng)護(hù)管理人員開(kāi)展養(yǎng)護(hù)維修工作，保證橋梁的安全運(yùn)營(yíng)；
[0028]三個(gè)圖中的曲線表示的是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線，μ_2σ為常態(tài)值上限，μ+2 σ為常態(tài)值下限。
[0029]本發(fā)明通過(guò)建立橋梁常態(tài)均值模型(常態(tài)均值數(shù)據(jù)庫(kù))，可以得出橋梁各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置在正常使用狀態(tài)下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，通過(guò)實(shí)時(shí)對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)在橋梁出現(xiàn)病害時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位橋梁病害的發(fā)生區(qū)域，提醒管理者及時(shí)進(jìn)行巡查與維修工作。此方法減少了人員進(jìn)行日常檢測(cè)的頻率，節(jié)省了橋梁管養(yǎng)單位大量的人力、物力。此種方法也為橋梁管養(yǎng)單位對(duì)橋梁的病害診斷及養(yǎng)護(hù)管理提供了對(duì)應(yīng)的判定條件。同時(shí)也為橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)的分析工作提供了一個(gè)合理的分析方法，豐富了橋梁的整體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為橋梁全壽命周期的分析起到了重要的作用。為橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的意義。
[0030]上述實(shí)施方式并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的技術(shù)方案范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于常態(tài)均值的橋梁損傷識(shí)別方法，其特征在于:具體識(shí)別步驟如下: (1)、選擇監(jiān)測(cè)橋梁，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目； (2)、進(jìn)行監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)，包括監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)編碼、對(duì)應(yīng)傳感器類型，空間三維坐標(biāo)； (3)、根據(jù)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)方案，包括結(jié)構(gòu)位置、傳感器類型、坐標(biāo)； 在對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)上安裝應(yīng)力、變形、位移、加速度傳感器，使用數(shù)據(jù)采集儀對(duì)應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集； (4)、應(yīng)力、變形、位移等傳感器采集的信號(hào)通過(guò)光纜或是電纜傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集儀，通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀的解析將信號(hào)轉(zhuǎn)化為可讀的應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)數(shù)據(jù)； (5)、采集一年以上各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)工具對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)所采集的應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析； (6)、根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析得出數(shù)據(jù)均值μ及標(biāo)準(zhǔn)差σ，建立各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的常態(tài)均值模型； (7)、在建立各個(gè)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的不同監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù):應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)的常態(tài)均值模型之后，將各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù):應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)與其自身的常態(tài)均值曲線進(jìn)行比較分析；應(yīng)變與應(yīng)變常態(tài)均值模型比較、變形與變形常態(tài)均值模型比較、位移與位移常態(tài)均值模型比較、索力索力常態(tài)均值模型比較、模態(tài)與模態(tài)常態(tài)均值模型比較，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)持續(xù)超出常態(tài)均值曲線超出最大或是最小區(qū)間值時(shí)，則表明對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)的了相應(yīng)的損傷； (8)、根據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置信息，空間三維坐標(biāo)，找到損傷的結(jié)構(gòu)及損傷的位置，便于橋梁養(yǎng)護(hù)管理人員開(kāi)展養(yǎng)護(hù)維修工作，保證橋梁的安全運(yùn)營(yíng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種基于常態(tài)均值的橋梁損傷識(shí)別方法，具體識(shí)別分為八個(gè)步驟：選擇監(jiān)測(cè)橋梁，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目；進(jìn)行監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)，包括監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)編碼、對(duì)應(yīng)傳感器類型，空間三維坐標(biāo)；根據(jù)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)方案；采集一年以上各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力、變形、位移、索力、模態(tài)數(shù)據(jù)；根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果均值μ及標(biāo)準(zhǔn)差σ建立各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的常態(tài)均值模型；在建立各個(gè)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的不同監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：根據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置信息，空間三維坐標(biāo)，找到損傷的結(jié)構(gòu)及損傷的位置，便于橋梁養(yǎng)護(hù)管理人員開(kāi)展養(yǎng)護(hù)維修工作，保證橋梁的安全運(yùn)營(yíng)。本發(fā)明為橋梁管養(yǎng)單位對(duì)橋梁的病害診斷及養(yǎng)護(hù)管理提供了對(duì)應(yīng)的判定條件，為橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的意義。
【IPC分類】G01D21/02, G06F19/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105184065
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510531841
【發(fā)明人】楊書(shū)仁, 姚建群
【申請(qǐng)人】北京特希達(dá)交通設(shè)施顧問(wèn)有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年8月27日