CN105184065A - 基于常态均值的桥梁损伤识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于常态均值的桥梁损伤识别方法，具体识别分为八个步骤：选择监测桥梁，对其进行结构分析，确定监测项目；进行监测测点的布设，包括监测测点编码、对应传感器类型，空间三维坐标；根据监测测点的布设方案；采集一年以上各个监测点的应力、变形、位移、索力、模态数据；根据统计结果均值μ及标准差σ建立各个监测点对应监测数据的常态均值模型；在建立各个监测测点的不同监测数据：根据各监测点的位置信息，空间三维坐标，找到损伤的结构及损伤的位置，便于桥梁养护管理人员开展养护维修工作，保证桥梁的安全运营。本发明为桥梁管养单位对桥梁的病害诊断及养护管理提供了对应的判定条件，为桥梁健康监测系统的发展有着重要的意义。

Description

基于常态均值的桥梁损伤识别方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁损伤识别方法，尤其涉及一种基于常态均值的桥梁损伤识别方法，属于桥梁健康监测技术领域。

背景技术

目前桥梁结构损伤判定的的主要依据为桥梁定期检测及桥梁荷载试验，其中桥梁定期检测主要判断的是桥梁表面的病害，而桥梁荷载试验则主要判断的是桥梁的承载力和结构刚度。此两种检测方式不仅需要投入较大的人力和物力，且部分检测需隔断桥梁交通，对桥梁正常运行有一定的影响。此两种检测方法属于“后知后觉”式的检测方法，无法起到提前预警作用。且此种人工检测的方式也无法起到对桥梁部分进行实时监测的目的。

目前的桥梁健康监测系统采集的数据量很大，如何通过对监测数据的分析，诊断出相应监测部位的结构损伤情况是行业的难点，为了能在桥梁健康监测的海量数据中挖掘出结构的损伤情况，需要一种可行的方法。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种基于常态均值的桥梁损伤识别方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：1、一种基于常态均值的桥梁损伤识别方法，具体识别步骤如下：

(1)、选择监测桥梁，对其进行结构分析，确定监测项目；

(2)、进行监测测点的布设，包括监测测点编码、对应传感器类型，空间三维坐标；

(3)、根据监测测点的布设方案，包括结构位置、传感器类型、坐标；在对应的结构上安装应力、变形、位移、加速度传感器，使用数据采集仪对应力、变形、位移、索力、模态监测数据进行采集；

(4)、应力、变形、位移等传感器采集的信号通过光缆或是电缆传输到数据采集仪，通过数据采集仪的解析将信号转化为可读的应力、变形、位移、索力、模态数据；

(5)、采集一年以上各个监测点的应力、变形、位移、索力、模态数据，运用统计工具对各个监测点所采集的应力、变形、位移、索力、模态监测数据进行统计分析；

(6)、根据统计结果分析得出数据均值μ及标准差σ，建立各个监测点对应监测数据的常态均值模型，取μ+2σ为常态均值的上限值，取μ-2σ为常态均值的下限值，常态均值模型即为μ-2σ～μ+2σ的区间曲线；

(7)、在建立各个监测测点的不同监测数据：应力、变形、位移、索力、模态的常态均值模型之后，将各个监测点采集到的数据：应力、变形、位移、索力、模态与其自身的常态均值曲线进行比较分析；应变与应变常态均值模型比较、变形与变形常态均值模型比较、位移与位移常态均值模型比较、索力索力常态均值模型比较、模态与模态常态均值模型比较，当监测数据持续超出常态均值曲线超出最大或是最小区间值时，则表明对应的监测点出现的了相应的损伤；

(8)、根据各监测点的位置信息，空间三维坐标，找到损伤的结构及损伤的位置，便于桥梁养护管理人员开展养护维修工作，保证桥梁的安全运营。

本发明为桥梁管养单位对桥梁的病害诊断及养护管理提供了对应的判定条件。同时也为桥梁健康监测系统各种数据的分析工作提供了一个合理的分析方法，丰富了桥梁的整体数据结构，为桥梁全寿命周期的分析起到了重要的作用，为桥梁健康监测系统的发展有着重要的意义。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为当桥梁处于正常状态下，各监测点监测数据的变化规律应处于一个正常分布范围内的示意图。

图2当桥梁出现病害或是损伤时，实时监测数据曲线持续超出常态均值模型曲线的示意图。

图3为当监测点数据持续超出常态均值上限和下限时的示意图。

具体实施方式

如图1-图3所示，本发明的具体识别步骤如下：

1、选择监测桥梁，对其进行结构分析，确定监测项目(应力、变形、位移、索力、模态)；

2、进行监测测点的布设，包括监测测点编码、对应传感器类型，空间三维坐标(x，y，z)；

3、根据监测测点的布设方案(包括结构位置、传感器类型、坐标等)在对应的结构上安装应力、变形、位移、加速度等传感器，使用数据采集仪对应力、变形、位移、索力、模态等监测数据进行采集；

4、应力、变形、位移、加速度等传感器采集的信号通过光缆或是电缆传输到数据采集仪，通过数据采集仪的解析将信号转化为可读的应力、变形、位移、索力、模态数据；

5、采集较长时间(一年以上)的各个监测点的应力、变形、位移数据，运用统计工具对各个监测点所采集的应力、变形、位移、索力、模态监测数据进行统计分析；

6、根据统计结果(均值μ及标准差σ)建立各个监测点对应监测数据的常态均值模型(常态均值数据库)[μ-2σ，μ+2σ]；

7、在建立各个监测测点的不同监测数据(应力、变形、位移、索力、模态)的常态均值模型之后，将各个监测点采集到的数据(应力、变形、位移、索力、模态)与其自身的常态均值曲线进行比较分析(应变与应变常态均值模型比较、变形与变形常态均值模型比较、位移与位移常态均值模型比较、索力与索力常态均值模型比较、模态与模态常态均值模型比较)，当监测数据持续超出常态均值曲线(超出最大或是最小区间值)时，则表明对应的监测点出现的了相应的损伤；

8、根据各监测点的位置信息(空间三维坐标)即可找到损伤的结构及损伤的位置，便于桥梁养护管理人员开展养护维修工作，保证桥梁的安全运营；

三个图中的曲线表示的是监测数据曲线，μ-2σ为常态值上限，μ+2σ为常态值下限。

本发明通过建立桥梁常态均值模型(常态均值数据库)，可以得出桥梁各个监测点位置在正常使用状态下监测数据的变化规律，通过实时对比分析，实现在桥梁出现病害时，及时发现和定位桥梁病害的发生区域，提醒管理者及时进行巡查与维修工作。此方法减少了人员进行日常检测的频率，节省了桥梁管养单位大量的人力、物力。此种方法也为桥梁管养单位对桥梁的病害诊断及养护管理提供了对应的判定条件。同时也为桥梁健康监测系统各种数据的分析工作提供了一个合理的分析方法，丰富了桥梁的整体数据结构，为桥梁全寿命周期的分析起到了重要的作用。为桥梁健康监测系统的发展有着重要的意义。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于常态均值的桥梁损伤识别方法，其特征在于：具体识别步骤如下：

(1)、选择监测桥梁，对其进行结构分析，确定监测项目；

(2)、进行监测测点的布设，包括监测测点编码、对应传感器类型，空间三维坐标；

(3)、根据监测测点的布设方案，包括结构位置、传感器类型、坐标；

在对应的结构上安装应力、变形、位移、加速度传感器，使用数据采集仪对应力、变形、位移、索力、模态监测数据进行采集；

(4)、应力、变形、位移等传感器采集的信号通过光缆或是电缆传输到数据采集仪，通过数据采集仪的解析将信号转化为可读的应力、变形、位移、索力、模态数据；

(5)、采集一年以上各个监测点的应力、变形、位移、索力、模态数据，运用统计工具对各个监测点所采集的应力、变形、位移、索力、模态监测数据进行统计分析；

(6)、根据统计结果分析得出数据均值μ及标准差σ，建立各个监测点对应监测数据的常态均值模型；

(7)、在建立各个监测测点的不同监测数据：应力、变形、位移、索力、模态的常态均值模型之后，将各个监测点采集到的数据：应力、变形、位移、索力、模态与其自身的常态均值曲线进行比较分析；应变与应变常态均值模型比较、变形与变形常态均值模型比较、位移与位移常态均值模型比较、索力索力常态均值模型比较、模态与模态常态均值模型比较，当监测数据持续超出常态均值曲线超出最大或是最小区间值时，则表明对应的监测点出现的了相应的损伤；

(8)、根据各监测点的位置信息，空间三维坐标，找到损伤的结构及损伤的位置，便于桥梁养护管理人员开展养护维修工作，保证桥梁的安全运营。