基于時間序列分析的橋梁結(jié)構(gòu)安全評價研究.pdf

1、橋梁結(jié)構(gòu)在長期運(yùn)營中，由于受到各種不確定因素的影響，結(jié)構(gòu)超限、超期服役、疲勞、腐蝕等危害性事件，必將導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重安全隱患，并可能由此帶來巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。這就要求安全評估系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)損傷并給出損傷預(yù)警提示。然而，作為橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)核心的安全評價，依然采用基于精確的結(jié)構(gòu)模型的安全方法。事實(shí)上，結(jié)構(gòu)在長期服役中其結(jié)構(gòu)參數(shù)不斷發(fā)生變化，為此建立精確結(jié)構(gòu)模型的安全評價方法不能取得令人滿意的結(jié)果。
　　鑒于橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)采集

2、了海量包含反應(yīng)結(jié)構(gòu)損傷特征信息的時序數(shù)據(jù)，可從中挖掘出反應(yīng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性能的演變規(guī)律。這種基于時序分析的方法既能夠克服了建立精確結(jié)構(gòu)模型的困難，又具有通用性，但它仍處于研究初期，對其進(jìn)行深入研究極具現(xiàn)實(shí)意義。
　　基于此，本文從時間序列分析的角度出發(fā)，對橋梁結(jié)構(gòu)安全評價方法進(jìn)行了探索和研究。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　(1)研究橋梁結(jié)構(gòu)安全評價的重要性、歸納總結(jié)現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)安全評價方法，并分析其中的不足。突出基于時序分析

3、法的重要性。
　　(2)將時序分析法、灰色預(yù)測模型引入到橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)分析中，提出基于灰色時序組合模型(ARMA-GM)算法的數(shù)據(jù)處理方法在橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)中的應(yīng)用;并以實(shí)際橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，通過有效預(yù)測橋梁結(jié)構(gòu)未來狀態(tài)趨勢，證明了ARMA-GM模型在橋梁未來狀態(tài)趨勢預(yù)測中的可行性。
　　(3)提出一種基于ARMA控制圖的橋梁結(jié)構(gòu)安全評價方法，該方法考慮了橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，將控制圖的控制限與橋梁結(jié)構(gòu)可靠度指標(biāo)相結(jié)合，設(shè)置了初級預(yù)

4、警限和安全告警限，通過觀測統(tǒng)計(jì)量在二級控制限內(nèi)外的分布情況來判斷橋梁結(jié)構(gòu)的安全情況。這使得控制圖的控制限與橋梁結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計(jì)規(guī)范緊密相連。
　　(4)以重慶馬桑溪長江大橋監(jiān)測數(shù)據(jù)為實(shí)例，針對本文提出的灰色時序組合預(yù)測模型和基于ARMA控制圖的安全評價方法進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。
　　結(jié)果表明:時序模型和灰色模型能夠?qū)蛄航】当O(jiān)測系統(tǒng)中的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，對橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)預(yù)報精度較高，在預(yù)測步長相同情況下，本文提出的灰色時序組合