本技术介绍了一种针对混凝土连续刚构桥的温度诱导挠度预测与安全预警技术。该技术依托桥梁健康监测系统收集的大量实测数据,提取关键结构性能参数,建立温度与挠度之间的数学模型,实现对桥梁温度变化引起的挠度变化的精确预测,并据此发出安全预警,以保障桥梁结构安全。
背景技术
混凝土连续刚构桥具有很大的顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度,能很好地满足较大跨径的受力要求,是一种极有生命力的桥梁结构形式。桥梁结构在运营过程中会不可避免的出现性能退化,进行安全预警对于保障桥梁安全运营具有十分重要的现实意义。随着结构健康监测技术的发展,为桥梁结构安装健康监测系统,实时的、长期的监测桥梁结构响应指标,为桥梁安全预警提供了原始数据支撑。因此,基于桥梁健康监测系统采集的数据,研究桥梁结构长期性能变化规律特征,为实现桥梁结构安全预警提供了新的思路。
温度引起的挠度响应具有低频特征,是可以用于评估桥梁性能退化的指标。基于温致挠度特征,从频域特征出发,可实现温致挠度与实测信号中其它挠度成分的解耦,这一理论为建立温致挠度预测模型提供基础。由于材料属性,混凝土连续刚构桥的温致挠度时滞效应更显著,也就是说,温致挠度变化通常后于温度变化。同时,受日照、环境气温等因素的印象,混凝土连续刚构桥截面存在显著的温度梯度。混凝土连续刚构桥对的这些特征为通过线性回归等简单模型实现温致挠度精确预测带来挑战。因此,开发并训练一种适合预测混凝土连续刚构桥温致挠度的模型,是实现后续桥梁安全预警的重要一环。
对桥梁结构进行安全预警是保障安全运营的关键手段,如何设置安全预警阈值是预警系统能否正常运行的关键。基于健康系统提供的海量监测数据,从中提取桥梁结构信息,实现桥梁结构未来的响应的准确预测,进而实现桥梁结构早期预警是可行的。由已经过去的时间序列所对应的监测数据建立的温致挠度预测模型,反映的是桥梁健康状态的预期结果,精确的预测模型的预测误差只在小范围内波动,具有明显的统计规律。因此,基于温致挠度预测结果的统计规律,设置桥梁安全预警阈值是一种可行的方法。
实现思路