[发明专利]一种桥梁结构恒载响应时域融合分析方法

说明书

本发明涉及一种桥梁结构恒载响应时域融合分析方法，属于桥梁结构领域。该方法包括步骤：S1：提取相同温度下的桥梁监测数据进行分析，消除温度效应影响；S2：采用时域平均技术减小随机干扰影响；S3：采用自回归移动平均模型提取桥梁恒载响应特征量；S4：采用模糊支持向量机对获取的桥梁结构恒载响应信息进行数据融合，得到最终TDFA分析结果。本发明在消除温度因素影响、减小随机因素影响的前提下，从复杂的桥梁安全运营监测信号中直接提取表征结构恒载响应变化情况的特征量，深度分析监测变量在全监测周期内的缓慢演化过程，为技术人员管养在役桥梁提供科学参考依据。

技术领域

本发明属于桥梁结构领域，涉及一种桥梁结构恒载响应时域融合分析方法。

背景技术

桥梁安全运营监测每天会产生大量数据，如何从海量监测数据中挖掘出桥梁结构安全信息，对可能出现的安全隐患进行提前预警，是技术人员研究的重点、难点。目前，这一领域的技术积累还较为薄弱，研究成果相对较少，最常见的方法仅限于采用设定各个监测变量使用度阈值的实时报警方法。使用度阈值的设定一般依据有限元模型计算结果，辅以标准、规范进行修正。然而，当许多模型边界条件难以界定、模型结构无法准确构建时，得到的边界阈值并不准确，这会导致使用度阈值报警方法失去应有的效力。

另外，由于温度荷载、交通荷载以及许多其它随机因素影响，反映桥梁结构恒载响应的监测信号往往被噪声淹没。从实际监测情况来看，温度的影响尤为明显。图1是某桥应变测点自2015年6月1日到2017年9月18日的实测数据，图中蓝色曲线代表应变，红色曲线代表温度。可以看到，在全监测周期内，该测点应变值随温度波动而不断起伏，两者存在较强的相关特性，此时如若直接对应变数据进行评估判断，往往不能够得出较为准确的分析结果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种桥梁结构恒载响应时域融合分析方法，基于信号处理、数据挖掘、数据融合技术，在消除温度因素影响、减小随机因素影响的前提下，从复杂的桥梁安全运营监测信号中直接提取表征结构恒载响应变化情况的特征量，深度分析监测变量在全监测周期内的缓慢演化过程，为技术人员管养在役桥梁提供科学参考依据。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种桥梁结构恒载响应时域融合分析(Time Domain Fusion Analysis,TDFA)方法，包括以下步骤：

S1：提取相同温度下的桥梁监测数据进行分析，消除温度效应影响；

S2：采用时域平均技术减小随机干扰影响；

S3：采用自回归移动平均(Auto Regression Moving Average,ARMA)模型提取桥梁恒载响应特征量；

S4：采用模式分类方法对获取的桥梁结构恒载响应信息进行数据融合，得到最终TDFA分析结果。

进一步，所述步骤S1具体为：

实测得到的结构响应信号R是桥梁在各种作用下的综合响应，表述为：

R＝F(t,T,D,L,S,O) (1)

式中：F(·)表示函数关系式；t表示时间作用；T表示温度作用；D表示结构恒载作用；L表示活荷载作用；S表示测试误差作用；O表示其他作用；

提取相同温度下的监测数据进行分析消除温度效应影响，公式(1)变为：

R'＝F'(t,D,L,S,O) (2)

式中，活荷载L包括车辆荷载、人流荷载、风荷载因素，与测试误差S、其他作用O为随机干扰因素，现采用时域平均技术减小随机干扰影响。

进一步，所述步骤S2具体为：