[发明专利]基于梁端纵向位移的桥梁伸缩缝损伤诊断智能方法

权利要求书

1.一种基于梁端纵向位移的桥梁伸缩缝损伤智能诊断方法，其特征在于该损伤智能诊断方法为：

1)主梁梁端的纵向位移及桥梁环境条件传感器的设置：

桥梁施工建设时，在主梁梁端位置设置纵向位移传感器，同时，在主梁的跨中位置安装温度传感器和加速度传感器，用以监测主梁的温度和由于车辆荷载引起的主梁竖向加速度；

2)监测数据的处理：

以10min为计算区间，对传感器获取的原始数据进行处理，计算梁端纵向位移、温度和车辆荷载的代表值；所述车辆荷载的代表值是以10min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；

3)完好状态下纵向位移和环境条件的数学相关模型：

a)选取桥梁施工建成后n天的监测数据来建立相关模型，纵向位移D、温度T和车辆荷载代表值R，

b)采用线性回归的方法建立温度T和梁端纵向位移D之间的关系，回归模型参数由最小二乘方法计算得到，

c)在建立车辆荷载代表值R与位移的相关模型之前，先消除温度对纵向位移的影响，选取参考温度为T_r，将位移原始测试值D“归一化”至参考温度T_r，得到消除温度影响的梁端纵向位移值D₁，

具体方法是：采用线性回归的方法建立温度T和梁端纵向位移D之间的关系，模型表达式为：

D＝β₀+β₁T             (1)

式中，β₀和β₁为回归系数，可通过最小二乘的方法得到：

式中，S_DT为位移与温度的协方差；D_TT为温度的方差； 和 分别为位移和温度的均值，选取参考温度为T_r，将其代入式(1)，得到位移的参考值为D_r，同时将温度代表值T也代入式(1)，得到位移的计算值D_t，于是可计算消除温度影响的梁端纵向位移值D₁：

D₁＝D-(D_t-D_r)          (3) 

d)采用线性回归建立D₁和车辆荷载代表值R的相关性模型，然后与步骤c)类似，选取车辆荷载的参考值为R_r，将步骤c)中得到的D₁“归一化”至车辆荷载的参考值R_r，得到消除车辆荷载影响的位移值D₂；

具体方法是：建立消除了温度影响的位移值D₁和车辆荷载代表值R的线性回归模型：

D₁＝β₂+β₃R               (4)

式中，β₂和β₃为回归系数，可类似式(2)计算，选取车辆荷载的参考值为R_r，将其代入式(4)，得到位移的参考值D_rr，将车辆荷载代表值R也代入式(4)，得到位移的计算值D_tt，可计算消除了车辆荷载影响的位移值D₂：

D₂＝D₁-(D_tt-D_rr)           (5)

4)控制图显著性水平的确定：

将步骤3)计算出的位移值D₂取日平均值，记为 ，将其输入均值控制图，调整控制图的显著性水平，使得上述n个样本点全部落在控制图的上、下控制线之内；

5)伸缩缝损伤的智能诊断：

对未知状态的m天监测数据，采用伸缩缝完好状态下的相关模型消除温度和车辆荷载的影响，在此基础上得到m个日平均位移值，记为 ，保持步骤4)确定的显著性不变，将 和 同时输入均值控制图，此时，若所有n+m个样本仍全部位于上、下控制线内，则说明伸缩缝状态为正常，若有样本落在了控制线以外，则说明伸缩缝状态异常，可作出伸缩缝发生损伤的预警。