大跨橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)自診斷與狀態(tài)評估方法研究.pdf

1、隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大跨橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)已成為橋梁狀態(tài)評估及管理養(yǎng)護(hù)的重要手段和依據(jù)。目前，國內(nèi)大跨橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)已積累了大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，由于監(jiān)測數(shù)據(jù)具有海量性、多維性、隨機(jī)性及易受干擾等特點(diǎn)，會產(chǎn)生各種異常數(shù)據(jù)。異常數(shù)據(jù)的存在不僅會影響后續(xù)數(shù)據(jù)分析的效率，也會影響橋梁狀態(tài)評估的科學(xué)性。因此，對于造價如此高昂的大跨橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，急需研究能對其監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行異常診斷及修復(fù)的方法來提高系統(tǒng)的可用性、安全性、可靠性及高效性,在

2、此基礎(chǔ)上結(jié)合橋梁管養(yǎng)及運(yùn)維需求開展結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估研究。本文以國內(nèi)諸多大跨橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)為背景，重點(diǎn)研究了大跨橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)自診斷技術(shù)及其狀態(tài)評估方法，主要內(nèi)容如下:
　　(1)總結(jié)分析了監(jiān)測數(shù)據(jù)時域、頻域及時-頻域的概率統(tǒng)計特征及常用數(shù)據(jù)自診斷方法。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)自診斷方法的基礎(chǔ)上，提出了基于廣義3-deta的數(shù)據(jù)自診斷方法。該方法采用移動小區(qū)間概率統(tǒng)計特征結(jié)合樣本總體特征設(shè)定閾值對監(jiān)測數(shù)據(jù)或消除長周干擾后的數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值定位和去除

3、。同時針對振動數(shù)據(jù)異常特性，提出了基于譜峭度的數(shù)據(jù)自診斷方法，即采用功率譜密度法獲取振動數(shù)據(jù)的頻域特征，依據(jù)頻域特征區(qū)段的譜峭度分析進(jìn)行振動異常樣本的識別和去除。
　　(2)研究了健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性類型及關(guān)聯(lián)性的主要影響因素，并采用基于傅里葉最小二乘法相關(guān)性自診斷技術(shù)消除數(shù)據(jù)間時滯效應(yīng)的影響，獲得更加收斂的相關(guān)關(guān)系。提出了基于多元回歸分析的數(shù)據(jù)自診斷方法，采用主元分析優(yōu)化多元變量，建立變量問穩(wěn)定的多元非線性模型進(jìn)行數(shù)據(jù)異常

4、診斷。同時利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法良好的學(xué)習(xí)能力及海量監(jiān)測數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，建立非線性模型對缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度預(yù)測補(bǔ)點(diǎn)及異常值去除。
　　(3)提出了基于車-橋共振響應(yīng)的鐵路橋梁狀態(tài)評估方法。采用基于小波包分解法提取振動加速度幅值及車速關(guān)聯(lián)性中值線，同時使用估計理論的預(yù)警閾值設(shè)定方法，設(shè)置加速度單峰值預(yù)警指標(biāo)對大橋狀態(tài)進(jìn)行評估預(yù)警。同時提出了基于均值控制圖斜拉索狀態(tài)評估方法，即應(yīng)用弦理論頻率法原理，通過優(yōu)化參數(shù)功率譜法提取拉索頻域特征，對消除溫