CN114001887B - 一种基于挠度监测的桥梁损伤评定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于挠度监测的桥梁损伤评定方法，包括如下步骤：获取特定车辆的重量信息；获取特定车辆通过桥梁时该特定车辆的位置、速度信息和相应的挠度值；根据采集的信息建立挠度‑车辆信息样本数据库；根据挠度‑车辆信息样本数据库，分析相同条件下的特定车辆的挠度值，由此确定挠度值变化范围；根据挠度值变化范围，利用大数定理验证样本数据的准确性，并设置分级挠度变化预警，实现桥梁损伤评定。本发明根据获取的特定车辆车重、测量时间、速度、位置、挠度的信息，建立挠度‑车辆信息样本数据库，处理样本数据，实现实时评估监测桥梁损伤状况，在桥梁事故发生前做到预警作用，保障人身安全和减少财产损失。
Description
技术领域
本发明属于桥梁监测技术领域，具体涉及一种基于挠度监测的桥梁损伤评定方法。
背景技术
随着社会交通基础设施的发展，桥梁数目不断增加，而已有桥梁由于各种原因，伴有各种损害发生，桥梁倒塌事故频发，造成人员伤亡。现有桥梁健康状况评估基本上采用专业人员检查的方法，且桥梁挠度监测系统存在误差较大的现象，为了能够更加高效、经济且专业地完成桥梁健康评估工作，需要开发新的损伤评定方法来避免更多的事故发生。合理应用桥梁挠度监测数据，利用概率论的相关知识，提高桥梁监测精度，进一步可代替桥梁的荷载试验。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于挠度监测的桥梁损伤评定方法。
为达到上述目的，提出以下技术方案：
一种基于挠度监测的桥梁损伤评定方法，包括如下步骤：
1)获取特定车辆的重量信息；
2)获取特定车辆通过桥梁时该车辆的位置、速度信息和相对应的挠度值；
3)根据步骤2)采集的信息建立挠度-车辆信息样本数据库；
4)根据步骤3)的挠度-车辆信息样本数据库，提取特定车辆相同车重、速度和车辆位置的挠度数据，分析相同条件下的挠度值，由此计算相同条件下的挠度值变化范围，在该挠度值变化范围内时桥梁处于健康状态；
5)根据步骤4)的挠度值变化范围，利用大数定理处理样本数据，验证监测数据的准确性，减小系统误差的影响，且设置分级挠度变化预警，实现桥梁损伤评定。
进一步地，步骤1)中获取特定车辆的车重的方法有：与相关部门联网获得特定车辆的重量信息；通过称重设备来获取特定车辆的重量信息。
进一步地，步骤2)和步骤3)的具体操作过程为：在历史运营时间内，由桥梁监测系统的抓拍摄像头、测速仪和挠度传感器分别获得所述的特定车辆的位置、速度和相对应的挠度值；按特定车辆车重、测量时间、速度、位置、挠度的顺序记录信息，每一次车辆通过形成一条数据，经过多次测试积累形成有效的挠度-车辆信息样本数据库。
进一步地，步骤4)中分析相同条件下的挠度值，由此计算相同条件下的挠度值变化范围的过程为：相同条件下，取某一相同周期时间内的挠度样本数据的平均数A1，并计算和比较相邻同周期的挠度样本平均值，由此计算下一相同周期时间内的桥梁挠度平均值A2和挠度浮动范围A2’至A2”。
进一步地，步骤5)中的利用大数定理处理样本数据，是指应用切比雪夫大数定律，公式为：
xk取某一相同周期时间内的挠度样本数据代入；取已计算得出的桥梁挠度平均值A2；ε取桥梁监测系统的误差值；基于上述定理建立监测设备有效性的实时管理检测。
进一步地，分级挠度变化预警，是指车辆在相同条件下实时获取的挠度值超过挠度浮动范围，且超值小于挠度浮动范围15％时，判定桥梁为一级预警状态，当获取挠度值超过挠度浮动范围15％时，且小于范围30％时，判定桥梁为二级预警状态，当超值大于挠度浮动范围30％，判定桥梁为特级预警状态。
本发明的有益效果在于：本发明根据获取的特定车辆车重、测量时间、速度、位置、挠度的信息，建立挠度-车辆信息样本数据库，利用大数定理处理样本数据，减小系统误差的影响，实现实时评估监测桥梁损伤状况，在桥梁事故发生前做到预警作用，保障人身安全和减少财产损失。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明实施例的预警挠度曲线示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步地说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
一种基于挠度监测的桥梁损伤评定方法，如图1所示，包括以下步骤：
1)获取特定车辆的重量信息；
2)获取特定车辆通过桥梁时该车辆的位置、速度和相对应的挠度值；
3)根据步骤2)获取的信息建立挠度-车辆信息样本数据库，由桥梁监测系统的抓拍摄像头、测速仪和挠度传感器分别获得所述的特定车辆的位置、速度和相对应的挠度值。按特定车辆车重、测量时间、速度、位置、挠度的顺序记录信息，每一次车辆通过形成一条数据，经过多次测试积累形成有效的挠度-车辆信息样本数据库。
4)根据步骤3)的挠度-车辆信息样本数据库，提取特定车辆相同车重、速度和车辆位置的挠度数据，分析该相同条件下的挠度值，由此计算相同条件的挠度值变化范围，在该挠度值变化范围内时桥梁处于健康状态，不同条件下有不同的挠度值变化范围；
5)根据步骤4)特定车辆的挠度值变化范围，利用大数定理处理样本数据，验证监测数据的准确性，减小系统误差的影响，且设置分级挠度变化预警，即当车重与对应的挠度值出现异常或者超过设定值，发出报警或以其他形式提醒工作人员进行处理，同时信息及时上传，保留在监测平台中，实现桥梁的分级损伤评定。
实施例
基于大数定理检测监测设备有效性，利用公式：
取相同周期时间内的挠度样本数据得取已计算得出的桥梁挠度平均值/>(若桥梁监测设备系统误差为20％)取桥梁监测系统的误差值ε＝10.67483*0.2＝2.134966mm，代入，满足要求。
采用上述的评估操作方法，得到如图2所示的分级挠度变化预警示意图，图中的实线曲线为实时记录的挠度曲线，两条虚线分别对应计算得出的相同条件下的某一周期时间内桥梁挠度浮动范围，图中的挠度浮动范围8.67483～12.67483mm，当获取的挠度值超过挠度浮动范围，且超值小于挠度浮动范围15％时，判定桥梁为一级预警状态，图中的一级预警状态的挠度浮动范围为12.67483～13.27483mm；当获取的挠度值超过范围15％，且超值小于范围30％时，判定为二级预警状态，图中的二级预警状态的挠度浮动范围为13.27483～13.87483mm，图中的挠度值超过了13.87483mm，为特级预警状态，当车辆行驶通过挠度超过阈值时，桥梁损伤评估系统将会发出警报或以其他形式提醒。
Claims (4)
1.一种基于挠度监测的桥梁损伤评定方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）获取特定车辆的重量信息；
2）获取特定车辆通过桥梁时该车辆的位置、速度信息和相对应的挠度值；
3）根据步骤2）采集的信息建立挠度-车辆信息样本数据库；
4）根据步骤3）的挠度-车辆信息样本数据库，提取特定车辆相同车重、速度和车辆位置的挠度数据，分析相同条件下的挠度值，由此计算相同条件下的挠度值变化范围，即相同条件下，取某一相同周期时间内的挠度样本数据的平均数A1，并计算和比较相邻同周期的挠度样本平均值，由此计算下一相同周期时间内的桥梁挠度平均值A2和挠度值变化范围A2 ’至A2 ’’，在该挠度值变化范围内时桥梁处于健康状态；
5）根据步骤4）的挠度值变化范围，利用大数定理处理样本数据，验证监测数据的准确性，减小系统误差的影响，且设置分级挠度变化预警，实现桥梁损伤评定；
6）步骤5）中的利用大数定理处理样本数据，是指应用切比雪夫大数定律，公式为：
，
取某一相同周期时间内的挠度样本数据代入；/>取已计算得出的桥梁挠度平均值A2；/>取桥梁监测系统的误差值，基于上述定理建立监测设备有效性的实时管理检测。
2.如权利要求1所述的一种基于挠度监测的桥梁损伤评定方法，其特征在于，步骤1）中获取特定车辆的车重的方法有：与相关部门联网获得特定车辆的重量信息；通过称重设备来获取特定车辆的重量信息。
3.如权利要求1所述的一种基于挠度监测的桥梁损伤评定方法，其特征在于，步骤2）和步骤3）的具体操作过程为：在历史运营时间内，由桥梁监测系统的抓拍摄像头、测速仪和挠度传感器分别获得所述的特定车辆的位置、速度和相对应的挠度值；按特定车辆车重、测量时间、速度、位置、挠度的顺序记录信息，每一次车辆通过形成一条数据，经过多次测试积累形成有效的挠度-车辆信息样本数据库。
4.如权利要求1所述的一种基于挠度监测的桥梁损伤评定方法，其特征在于，分级挠度变化预警，是指车辆在相同条件下实时获取的挠度值超过挠度值变化范围，且超值小于挠度值变化范围15%时，判定桥梁为一级预警状态，当获取挠度值超过挠度值变化范围15%时，且小于范围30%时，判定桥梁为二级预警状态，当超值大于挠度值变化范围30%，判定桥梁为特级预警状态。
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