一种桥梁健康状态的安全评估方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108898292A(43)申请公布日2018.11.27(21)申请号201810612920.7(22)申请日2018.06.14(71)申请人合肥市城市生命线工程安全运行监测中心地址230031安徽省合肥市经济技术开发区翡翠路6号海恒大厦5楼申请人清华大学合肥公共安全研究院(72)发明人胡浩然付明李祥东袁宏永苏国锋汪曙光楚帅薛海斌余小龙(74)专利代理机构合肥和瑞知识产权代理事务所(普通合伙)34118代理人王挺郑琍玉(51)Int.Cl.G06Q10/06(2012.01)权利要求书3页说明书8页附图1页(54)发明名称一种桥梁健康状态的安全评估方法(57)摘要本发明涉及一种桥梁健康状态的安全评估方法。本发明选择评估测点并通过传感器获取反映桥梁结构状态的信号数据；并将传感器连续采集多天的数据信号进行统计分析得到动态阈值；通过动态阈值对每个测点进行无量纲化处理，得到每个测点的评分；建立分层加权模型：结合每个传感器的类型、位置、检测指标给出多层加权模型，做为桥梁健康安全评估的依据和指标。本发明实现了桥梁健康状况评估的实时评分，在减少了人力工作量的同时，可以给出更具时效性、客观性的科学评分，实现对桥梁健康状况的每日例行评估和重大意外事故发生后的及时评估。本方法有更好的精确度和针对性。CN108898292ACN108898292A权利要求书1/3页1.一种桥梁健康状态的安全评估方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，选择评估测点并通过传感器获取反映桥梁结构状态的信号数据；步骤2，动态阈值计算：所述动态阈值分为高频信号数据预警阈值、低频信号数据预警阈值以及结构自振频域预警阈值；当所述传感器采样频率大于1Hz则所述信号数据为高频信号数据，否则为低频信号数据；所述高频信号数据预警阈值的计算包括以下步骤：1)预测趋势值计算：将数据采集区间分成多个时间段，计算每个时间段的数据平均值，并将前一时间段的数据平均值a作为后一时间段的预测趋势值；2)基准预警阈值的计算：将后一段时间段内每个数据减去前一时间段的数据平均值a，获得剔除温度效应数据并进行保存，以此类推处理完多天采集的数据；从剔除温度效应数据中调出每天的最小值axi以及最大值ayi，那么：三级基准预警阈值的最小值等于三级基准预警阈值的最大值等于其中N表示采集数据的天数，表示axi的平均值，表示ayi的平均值；二级基准预警阈值的最小值等于三级基准预警阈值的最小值的1.67倍，二级基准预警阈值的最大值等于三级基准预警阈值的最大值的1.67倍；3)动态预警阈值的计算：后一时间段的动态预警阈值等于所述基准预警阈值与前一时间段的数据平均值之和；所述低频信号数据预警阈值的计算包括以下步骤：1)预测趋势值计算：选择n个连续数据点并进行线性拟合获得这n个连续数据点后下一个数据点的预测趋势值b；2)基准预警阈值的计算：将下一个数据点的实测值减去对应的预测趋势值b，获得剔除温度效应数据并进行保存，以此类推处理完多天采集的所有数据点；从剔除温度效应数据中调出每天的最小值axi以及最大值ayi，那么：三级基准预警阈值的最小值等于三级基准预警阈值的最大值等于其中N表示采集数据的天数，表示axi的平均值，表示ayi的平均值；二级基准预警阈值的最小值等于三级基准预警阈值的最小值的1.67倍，二级基准预警阈值的最大值等于三级基准预警阈值的最大值的1.67倍；3)动态预警阈值的计算：下一个数据点的动态预警阈值等于所述基准预警阈值与该下一个数据点的预测趋势值b之和；2CN108898292A权利要求书2/3页所述结构自振频域预警阈值的计算方法如下：通过有限元模拟和结构试验确定前三阶自振频率，每阶的自振频率分别为f1、f2、f3；每阶的三级动态预警值为[0.95fi,1.05fi]，二级动态预警值为[0.9fi,1.1fi]，一级动态预警值为[0.85fi,1.15fi]，其中i分别取1,2,3；步骤3，底层传感器无量纲化评分：各评估测点的实测数据按照以下无量纲化模型进行量化：其中Xij为测点的底层评分，i为传感器类型，j为该类型下的传感器编号，x为评估区间段剔除温度效应数据中绝对值最大的值；当x为高频信号时，xmin为与评估区间段对应的二级动态预警阈值的最小值，xmax为与评估区间段对应的二级动态预警阈值的最大值，x0，为与评估区间段对应的三级动态预警阈值的最小值，x0为与评估区间段对应的三级动态预警阈值的最大值；当x为低频信号时，所述xmin为与x数据点对应的二级动态预警阈值的最小值，xmax为与x数据点对应的二级动态预警阈值的最大值，x0，为与x数据点对应的三级动态预警阈值的最小值，x0为与x数据点对应的三级动态预警阈值的最大值；当x为结构