一种基于损伤指标体系窄域特性的桥梁结构状态诊断方法技术

一种基于损伤指标体系窄域特性的桥梁结构状态诊断方法，本发明专利技术涉及基于损伤指标体系窄域特性的桥梁结构状态诊断方法。本发明专利技术为了解决多种复杂环境因素对桥梁实时监测响应数据的影响，导致桥梁结构损伤状态诊断的准确性低的缺点。本发明专利技术包括：一：建立健康状态下桥梁结构损伤指标体系；二：建立桥梁结构损伤指标体系窄域特性判别因子；三：判别步骤一建立的桥梁结构损伤指标体系是否具有窄域特性；四：对具有窄域特性的桥梁结构损伤指标体系，建立桥梁结构累积损伤因子序列；不具备窄域特性，则建立基于有监督类算法的桥梁结构累积损伤因子序列；五：得到基于损伤指标窄域特性的桥梁结构状态诊断结果。本发明专利技术用于桥梁结构损伤诊断领域。

A bridge structure state diagnosis method based on narrow field characteristics of damage index system

A bridge structure state diagnosis method based on narrow field characteristic of damage index system is presented, which relates to bridge structure state diagnosis method based on narrow field characteristic of damage index system. In order to solve the influence of various complex environmental factors on the real-time monitoring response data of bridge, the accuracy of the damage state diagnosis of bridge structure is low. The invention includes: the establishment of bridge structure damage index system under healthy condition; two: bridge structure damage index system of narrow domain characteristic discrimination factor establishment; three: determine whether the damage index system of bridge structure step was established with narrow domain characteristics; four: the system damage index of bridge structure with narrow domain characteristics, build a bridge the structure of cumulative damage factor sequence; without narrow domain characteristics, establish bridge structure supervised algorithm based on cumulative damage factor sequence; five: get the damage index of narrow domain characteristics of bridge structure based on the results of diagnosis. The invention is used in the field of bridge structural damage diagnosis.

【技术实现步骤摘要】
一种基于损伤指标体系窄域特性的桥梁结构状态诊断方法
本专利技术涉及实际运营中的桥梁结构损伤诊断领域，具体涉及基于损伤指标体系窄域特性的桥梁结构状态诊断方法。
技术介绍
桥梁结构是交通线中的重要组成部分，桥梁的安全性对保证交通运输具有非常重要的地位。我国在役桥梁数量众多，通过在桥梁建立结构健康监测系统，利用累积的海量数据准确诊断桥梁结构状态是一种有效的手段，但是桥梁往往受环境温差变化、材料老化及载荷作用等多种因素的耦合作用，从而导致复杂环境因素对实际桥梁结构性能的影响不可忽略，并且这种影响往往掩盖桥梁损伤对桥梁结构的作用。因此，如何有效剔除多种环境及荷载因素对海量监测数据的影响，从而准确诊断桥梁结构状态是一个颇具挑战性的研究。针对基于海量监测数据的桥梁结构状态诊断问题，基于海量监测数据的结构损伤指标体系的特性研究是关键，而这方面的相关研究成果目前仍比较缺乏。如何有效剔除多种环境及荷载因素对监测数据的影响，从而利用海量监测数据准确诊断桥梁结构状态这一课题已有大量的研究成果，但是，现有桥梁结构状态诊断算法研究更多是偏重于算法性能本身，缺乏对隐藏于桥梁海量监测数据背后的损伤指标体系特性的挖掘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于损伤指标体系窄域特性的桥梁结构状态诊断方法，其特征在于：所述基于损伤指标体系窄域特性的桥梁结构状态诊断方法包括以下步骤：步骤一：采集健康状态下桥梁结构的实时监测数据，根据实时监测数据建立健康状态下桥梁结构损伤指标体系；步骤二：利用步骤一获得的桥梁结构损伤指标体系，并根据窄域特性的定义，建立桥梁结构损伤指标体系窄域特性判别因子；所述判别因子包括线性桥梁结构损伤指标体系窄域特性的判别因子和非线性桥梁结构损伤指标体系窄域特性的判别因子；步骤三：利用步骤二得到的桥梁结构损伤指标体系窄域特性判别因子，判别步骤一建立的桥梁结构损伤指标体系是否具有窄域特性；步骤四：对步骤三中判断的具有窄域特性的桥梁...

【技术特征摘要】
1.一种基于损伤指标体系窄域特性的桥梁结构状态诊断方法，其特征在于：所述基于损伤指标体系窄域特性的桥梁结构状态诊断方法包括以下步骤：步骤一：采集健康状态下桥梁结构的实时监测数据，根据实时监测数据建立健康状态下桥梁结构损伤指标体系；步骤二：利用步骤一获得的桥梁结构损伤指标体系，并根据窄域特性的定义，建立桥梁结构损伤指标体系窄域特性判别因子；所述判别因子包括线性桥梁结构损伤指标体系窄域特性的判别因子和非线性桥梁结构损伤指标体系窄域特性的判别因子；步骤三：利用步骤二得到的桥梁结构损伤指标体系窄域特性判别因子，判别步骤一建立的桥梁结构损伤指标体系是否具有窄域特性；步骤四：对步骤三中判断的具有窄域特性的桥梁结构损伤指标体系，利用主曲线算法，建立桥梁结构累积损伤因子序列；若桥梁结构损伤指标体系不具备窄域特性，则建立基于有监督类算法的桥梁结构累积损伤因子序列；步骤五：利用步骤四得到的桥梁结构累计损伤因子序列，并根据相关性置乱策略的损伤特征向量重置方法，采用累积和控制图算法，得到基于损伤指标窄域特性的桥梁结构状态诊断结果。2.根据权利要求1所述的一种基于损伤指标体系窄域特性的桥梁结构状态诊断方法，其特征在于：所述步骤一中根据实时监测数据建立健康状态下桥梁结构损伤指标体系具体为：步骤一一：设实时监测数据矩阵为Y1＝[y1,y2,…,yn]，y1,y2,…,yn为监测数据向量，监测数据向量维数为m，n为监测时间；步骤一二：对矩阵Y1进行模态分析，得到对应监测时间下的结构模态参数：频率f，阻尼比ζ及振型φ，获得桥梁结构损伤指标体系Φ＝{f,ζ,φ}。3.根据权利要求2所述的一种基于损伤指标体系窄域特性的桥梁结构状态诊断方法，其特征在于：所述步骤二中窄域特性的定义具体为：定义m维桥梁结构损伤指标体系Φm所建立的封闭损伤决策边界为Γ，利用正交于第i维损伤指标体系的超平面建立与Γ相交的超球面Π，则比值∮Πds/∮Γds或者即为桥梁结构损伤指标体系窄域特性的判别因子；其中i＝1,2,…,m，超球面Π是m－1维的。4.根据权利要求3所述的一种基于损伤指标体系窄域特性的桥梁结构状态诊断方法，其特征在于：所述步骤二中线性桥梁结构损伤指标体系窄域特性的判别因子的建立过程具体为：步骤二一、利用健康状态下桥梁结构损伤指标体系Φm，采用帕尔森窗方法估计损伤特征向量的概率分布，建立结构状态诊断决策边界Γ；步骤二二、建立健康状态下桥梁结构损伤指标体系Φm的协方差矩阵，Φm＝[x1,x2,…,xk]的协方差定义为：式中，xj桥梁结构损伤指标体系数据向量，μ为Φm的均值向量，1≤j≤k，m为数据向量维数，k为桥梁结构损伤指标体系样本数；利用奇异值分解技术，确定奇异值分布Si及相应的奇异值向量Ui，i＝1,2,…,m；步骤二三、根据窄域特性的定义，利用损伤特征的奇异值向量，通过投影技术，建立结构状态诊断决策边界沿第i个奇异向量的投影则线性桥梁结构损伤指标体系窄域特性的判别因子为：5.根据权利要求4所述的一种基于损伤指标体系窄域特性的桥梁结构状态诊断方法，其特征在于：所述步骤二中非线性桥梁结构损伤指标体系窄域特性的判别因子的建立过程具体为：步骤二a、利用健康状态下桥梁结构损伤指标体系Φm，采用核主成分分析算法，根据得到主成分矩阵建立结构状态诊断决策边界Γ；步骤二b、利用核主成分分析算法得...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昌熙，刘洋，周正，曹建新，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23