[发明专利]一种吊杆拱桥桥面系裂缝宽度计算方法及系统

说明书

本发明涉及一种吊杆拱桥桥面系裂缝宽度计算方法及系统，方法包括：获取数据集；对数据集进行划分，得到数据子集；使用数据子集进行点估计，得到荷载、温度以及湿度联合分布的概率模型；使用数据子集训练神经网络模型，得到在条件荷载、温度、湿度下桥面系裂缝宽度的条件概率模型；根据得到的两个模型计算桥面系裂缝宽度的边缘分布。本发明利用荷载、温度以及湿度联合分布的概率模型以及所述在条件荷载、温度、湿度下桥面系裂缝宽度的条件概率模型计算桥面系裂缝宽度的边缘分布。本发明一定程度上解决了因统计资料缺乏、影响因素复杂导致桥梁混凝土构件裂缝宽度可靠度指标尚未确立的问题，实现了桥梁剩余使用年限内裂缝宽度的计算和可靠度指标的计算，为混凝土桥梁可靠性设计提供了数据支持。

技术领域

本发明涉及桥梁健康监测和桥梁养护技术领域，特别是涉及一种吊杆拱桥桥面系裂缝宽度计算方法及系统。

背景技术

随着桥梁使用的越来越多，其中因混凝土裂缝而“带病”运营的桥梁也在逐渐增多。调查研究表明，约43％的桥梁出现了腹板纵向裂缝，约91％的桥梁产生了顶板纵向裂缝，可见问题的普遍性。另一方面，经过几十年的大规模基础建设，整个桥梁行业的态势已由新建转向维修与养护，随着既有桥梁运营时间的增长，问题只会越来越严重。

目前工程结构的设计通过可靠性、可靠度指标来描述和度量结构在使用年限内完成预定功能的能力，并使用极限状态设计方法来进行保证。工程结构的极限状态分为承载能力极限状态与正常使用极限状态。正常使用极限状态中，混凝土裂缝属于最关键的效应指标。然而对于公路桥梁而言，由于影响因素比较复杂，尤其缺乏足够可靠的统计资料，其可靠度指标的取值尚未确定。显然，公路桥梁在设计上还无法完全有效的应对混凝土开裂问题。

此外，在桥梁养护工程中，面对大量的混凝土病害，维修与加固在决策上也存在很大的盲目性，无法正确、全面的评估其对结构后续运营的影响，实际工作中难免造成维修养护费用的浪费或者对结构安全的忽视。

发明内容

本发明的目的是提供一种吊杆拱桥桥面系裂缝宽度计算方法及系统，以准确计算拱桥桥面系裂缝宽度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种吊杆拱桥桥面系裂缝宽度计算方法，包括：

获取包含拱桥的历史荷载数据、历史温度数据、历史湿度数据以及历史桥面系裂缝宽度数据的数据集；

对所述数据集进行划分，得到数据子集；

使用所述数据子集对所述历史荷载数据、所述历史温度数据以及所述历史湿度数据进行点估计，得到荷载、温度以及湿度联合分布的概率模型；

使用所述数据子集训练神经网络模型，得到在条件荷载、温度、湿度下桥面系裂缝宽度的条件概率模型；所述神经网络模型的输入为所述数据子集中的历史荷载数据、历史温度数据以及历史湿度数据，所述神经网络模型的输出为所述在条件荷载、温度、湿度下桥面系裂缝宽度的条件概率模型的参数；

根据所述荷载、温度以及湿度联合分布的概率模型以及所述在条件荷载、温度、湿度下桥面系裂缝宽度的条件概率模型计算桥面系裂缝宽度的边缘分布。

可选地，所述荷载、温度以及湿度联合分布的概率模型获取过程如下：

使用所述数据子集对所述历史荷载数据的均值和二阶混合中心距进行点估计，得到荷载概率分布模型；

使用所述数据子集对所述历史温度数据的均值和方差进行点估计，得到温度概率分布模型；

使用所述数据子集对所述历史湿度数据的均值和方差进行点估计，得到湿度概率分布模型；

根据所述荷载概率分布模型、所述温度概率分布模型以及所述湿度概率分布模型得到荷载、温度以及湿度联合分布的概率模型。