[发明专利]桥梁结构变形预警方法、装置、计算机设备和存储介质

说明书

本发明公开了桥梁结构变形预警方法、装置、计算机设备和存储介质，其中，该方法包括：获取两个相邻时期桥梁结构的数据参数，确定随机数据变量，形成随机数据变量的采样矩阵，并将每行随机数据变量分别输入蚁群算法预测模型，确定蚁群算法预测模型中各蚂蚁的初始位置，计算各蚂蚁在测点周游时更新的信息素并记录蚂蚁到达各测点的次数，在蚂蚁搜索终止后预测下一时期桥梁结构变形的预测值，计算残差修正序列，将桥梁结构变形的预测值与残差修正序列相加，得到蚁群残差修正模型预测值；对预测值精度进行评估，设定变形阈值，判断报警。本发明可以结合前期实测的结构变形量对后期结构变形进行预估，并通过在测点设定上限值，实现超前预报。

技术领域

本发明涉及土木工程领域结构变形超限预警技术领域，尤其涉及桥梁结构变形预警方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

由于非等时距灰色模型对采集的实测数据没有特殊要求，因此其在结构变形预测应用方面十分宽广。然而，非等时距灰色模型仅解决结构某个位置的变形变化规律问题，不能同时分析相互关联的多个位置的变化规律，从而使该模型存在预测效率低、预测精度不高及整体性能不稳定等缺陷。

蚁群算法具有解决非线性和复杂等问题的能力，在桥梁和隧道的长期挠度和沉降预测中有可取之处。但单一的蚁群算法模型预测精度偏低，且残差序列具有随机波动变化的特性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，针对单一蚁群算法在变形预测上的不足，而提出一种桥梁结构变形预警方法、装置、计算机设备和存储介质，本发明发明采用正余弦函数对蚁群算法预测残差进行修正，能够拟合出结构变形数据列的随机波动过程，从而弥补单一预测模型预测精度不高及适应性差的缺陷。同时，该模型还可对工程结构的中、短期变形问题进行预测，通过对测点设定上限值，可给管养部门提供准确的结构变形超前预报，过大后报警，避免结构变形超限造成的经济损失和不良社会影响。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出一种桥梁结构变形预警方法，包括：

（1）获取两个相邻时期桥梁结构的数据参数；

（2）对桥梁结构的数据参数进行分析，确定随机数据变量的平均值、标准差及逆变换法次数；

（3）基于逆变换法次数及返回指定平均值、标准差的正态累积分布函数的反函数计算公式，形成随机数据变量的采样矩阵，并将每行随机数据变量分别输入蚁群算法预测模型；

（4）确定蚁群算法预测模型中各蚂蚁的初始位置；

（5）计算各蚂蚁在测点周游时更新的信息素并记录蚂蚁到达各测点的次数，完成蚂蚁搜索；

（6）在蚂蚁搜索终止后预测下一时期桥梁结构变形的预测值；

（7）基于桥梁结构变形的预测值计算残差修正序列；

（8）将桥梁结构变形的预测值与残差修正序列相加，计算得到蚁群残差修正模型预测值；

（9）对蚁群残差修正模型的预测值精度进行评估，并对评估结果等级分类；评估结果等级低于预设等级时，返回步骤（3）选取采样矩阵中其它行的随机数据变量，按照步骤（4）~（9）对桥梁结构变形进行预估，直至评估结果等级高于预设等级为止；

（10）确定最终蚁群残差修正模型，设定变形阈值，如果通过模型推断的变形量超过变形阈值时报警；未超过时不报警。

本发明实施例的桥梁结构变形预警方法，采用正余弦函数对蚁群算法预测残差进行修正，能够拟合出结构变形数据列的随机波动过程，从而弥补单一预测模型预测精度不高及适应性差的缺陷。同时，该模型还可对工程结构的中、短期变形问题进行预测，通过对测点设定上限值，可给管养部门提供准确的结构变形超前预报，过大后报警，避免结构变形超限造成的经济损失和不良社会影响。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出一种桥梁结构变形预警装置，包括：

数据获取模块，用于获取两个相邻时期桥梁结构的数据参数；