桥梁竖直方向形变随温度变化曲线的测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种桥梁竖直方向形变随温度变化曲线的测量方法及装置。所述方法包括：实时获取环境温度传感器输出的温度数据，实时获取安装在桥梁监测点的GNSS接收机输出的坐标数据，基于高程坐标得到桥梁监测点高程，将所述温度数据沿时间轴平移，平移量为桥梁形变滞后温度变化的时间，基于平移后的温度数据和桥梁高程数据组成的样本数据对拟合桥梁监测点高程与温度的关系曲线，并基于所述关系曲线得到桥梁监测点形变与温度变化的关系曲线。本发明专利技术由于考虑了桥梁形变滞后于温度变化的时间，通过对温度与时间的关系曲线沿时间轴进行平移，利用平移后的温度数据和未平移的高程数据进行拟合，得到高程与温度的关系曲线，提高了测量精度。测量精度。测量精度。

【技术实现步骤摘要】
桥梁竖直方向形变随温度变化曲线的测量方法及装置


[0001]本专利技术属于桥梁测量
，具体涉及一种桥梁竖直方向形变随温度变化曲线的测量方法及装置。

技术介绍

[0002]在桥梁投入使用后，温度、风力、车辆行驶等外界因素尤其是温度对桥梁的影响越来越受到设计、施工以及运营阶段保养和维护人员的重视。通过采用全球卫星导航系统（globalnavigation satellite system, GNSS）和多传感器（如温度传感器）对桥梁进行监测，以获取各种环境及不同荷载下的实时线形数据、气象数据，可用于研究大桥在不同荷载下的形变规律，以及外部环境对桥梁线形的影响规律等，为桥梁养护维修提供数据基准。
[0003]在对外部环境的研究中，钢结构桥梁对温度变化敏感。温度对于钢结构桥梁的影响主要表现在竖直方向和纵向的形变。在实际监测观察中，桥梁受温度的变化影响有一定的滞后性。当温度与桥梁的某种属性的相关度较大时，说明温度对此类属性有较大的影响，为了更真实地反映桥梁结构属性参数，须剔除温度滞后性效应的影响。
[0004]有鉴于此，本专利技术提出一种基于GNSS和多传感器的钢结构桥梁因温度影响引起的竖直方向形变的测量方法。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种桥梁竖直方向形变随温度变化曲线的测量的方法及装置。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种桥梁竖直方向形变随温度变化曲线的测量方法，包括：实时获取环境温度传感器输出的温度数据x，x与时间t的关系记为x=f1(t)；实时获取安装在桥梁监测点的GNSS接收机输出的坐标数据，基于高程坐标得到桥梁监测点高程y，y与时间t的关系记为y=f2(t)；将x=f1(t)沿时间t平移t0，得到x=f1(t
‑
t0)，基于数据对(y
i
=f2(t
i
)，x
i
=f1(t
i
‑
t0))，拟合y与x的关系曲线y=f(x)，t0为桥梁形变滞后温度变化的时间，i=1,2,
…
,N，N为数据对的数量；基于关系曲线y=f(x)得到桥梁监测点竖直方向形变与温度变化的关系曲线。
[0008]进一步地，所述t0的获得方法包括：获取环境温度传感器输出的温度数据x，x与时间t的关系记为x=f1(t)；获取安装在桥梁两个端点的GNSS接收机输出的坐标数据，基于所述坐标数据计算桥梁长度R，R与时间t的关系记为R=f3(t)；分别计算关系曲线x=f1(t)和R=f3(t)的峰值点的时间坐标t
x
‑
max
、t
R
‑
max
；对t
x
‑
max
、t
R
‑
max
进行匹配并求差得到t0。
[0009]更进一步地，t
x
‑
max
的计算方法包括：
读入关系曲线x=f1(t)在测量时间段内的数据点(t
i
,f1(t
i
))，i=1,2,
…
,n，n为数据点的数量；计算满足f1(t
i
‑1)<f1(t
i
)、f1(t
i+1
)<f1(t
i
)的所有t
i
，所述t
i
即为t
x
‑
max
。
[0010]更进一步地，t
x
‑
max
的计算方法包括：设置宽度为包含2m
‑
1个数据的滑动窗口；从测量时间段起点沿关系曲线x=f1(t)的时间轴移动滑动窗口；若滑动窗口内第m个数据为滑动窗口内数据的最大值，则所述第m个数据为一个峰值点，得到一个t
x
‑
max
；使滑动窗口遍历整个测量时间段，得到所有t
x
‑
max
。
[0011]更进一步地，所述对t
x
‑
max
、t
R
‑
max
进行匹配并求差得到t0，具体包括：将第i个t
x
‑
max
表示为t
x
‑
max
(i)，其中，i=1,2,
…
,n1，n1为t
x
‑
max
的数量，t
x
‑
max
(1)<t
x
‑
max
(2)<
…
<t
x
‑
max
(n1)；将第j个t
R
‑
max
表示为t
R
‑
max
(j)，j=1,2,
…
,n2，n2为t
R
‑
max
的数量，t
R
‑
max
(1)<t
R
‑
max
(2)<
…
<t
R
‑
max
(n2)；针对t
x
‑
max
(i)，固定i、改变j，计算满足下面不等式的σ：0<σ=t
R
‑
max
(j)
‑
t
x
‑
max
(i)<min(t0‑
max
,t
x
‑
max
(i+1)
‑
t
x
‑
max
(i))式中，t0‑
max
为根据经验设定的阈值；计算所有σ的均值得到t0。
[0012]更进一步地，所述对t
x
‑
max
、t
R
‑
max
进行匹配并求差得到t0，具体包括：计算f1(t
x
‑
max
)中峰值最大的峰值点的时间坐标T
x
；计算f3(t
R
‑
max
)中峰值最大的峰值点的时间坐标T
R
；计算t0=T
R
‑
T
x
。
[0013]更进一步地，所述对t
x
‑
max
、t
R
‑
max
进行匹配并求差得到t0，具体包括：计算f1(t
x
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥梁竖直方向形变随温度变化曲线的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：实时获取环境温度传感器输出的温度数据x，x与时间t的关系记为x=f1(t)；实时获取安装在桥梁监测点的GNSS接收机输出的坐标数据，基于高程坐标得到桥梁监测点高程y，y与时间t的关系记为y=f2(t)；将x=f1(t)沿时间t平移t0，得到x=f1(t
‑
t0)，基于数据对(y
i
=f2(t
i
)，x
i
=f1(t
i
‑
t0))，拟合y与x的关系曲线y=f(x)，t0为桥梁形变滞后温度变化的时间，i=1,2,
…
,N，N为数据对的数量；基于关系曲线y=f(x)得到桥梁监测点竖直方向形变与温度变化的关系曲线。2.根据权利要求1所述的桥梁竖直方向形变随温度变化曲线的测量方法，其特征在于，所述t0的获得方法包括：获取环境温度传感器输出的温度数据x，x与时间t的关系记为x=f1(t)；获取安装在桥梁两个端点的GNSS接收机输出的坐标数据，基于所述坐标数据计算桥梁长度R，R与时间t的关系记为R=f3(t)；分别计算关系曲线x=f1(t)和R=f3(t)的峰值点的时间坐标t
x
‑
max
、t
R
‑
max
；对t
x
‑
max
、t
R
‑
max
进行匹配并求差得到t0。3.根据权利要求2所述的桥梁竖直方向形变随温度变化曲线的测量方法，其特征在于，t
x
‑
max
的计算方法包括：读入关系曲线x=f1(t)在测量时间段内的数据点(t
i
,f1(t
i
))，i=1,2,
…
,n，n为数据点的数量；计算满足f1(t
i
‑1)<f1(t
i
)、f1(t
i+1
)<f1(t
i
)的所有t
i
，所述t
i
即为t
x
‑
max
。4.根据权利要求2所述的桥梁竖直方向形变随温度变化曲线的测量方法，其特征在于，t
x
‑
max
的计算方法包括：设置宽度为包含2m
‑
1个数据的滑动窗口；从测量时间段起点沿关系曲线x=f1(t)的时间轴移动滑动窗口；若滑动窗口内第m个数据为滑动窗口内数据的最大值，则所述第m个数据为一个峰值点，得到一个t
x
‑
max
；使滑动窗口遍历整个测量时间段，得到所有t
x
‑
max
。5.根据权利要求2所述的桥梁竖直方向形变随温度变化曲线的测量方法，其特征在于，所述对t
x
‑
max
、t
R
‑
max
进行匹配并求差得到t0，具体包括：将第i个t
x
‑
max
表示为t
x
‑
max
(i)，其中，i=1,2,
…
,n1，n1为t
x
‑
max
的数量，t
x
‑
max
(1)<t
x
‑
max
(2)<
…
<t
x
‑
max
(n1)；将第j个t
R
‑
max
表示为t
R
‑
max
(j)，j=1,2,
…
,n2，n2为t
R
‑
max
的数量，t
R
‑
max
(1)<t
R
‑
max
(2)<
…
<t
R
‑
max
(n2)；针对t
x
‑
max
(i)，固定i、改变j，计算满足下面不等式的σ：0<σ=t
R

【专利技术属性】
技术研发人员：杨翠云，余博尧，尤勇，吴东东，门云峰，
申请(专利权)人：北京讯腾智慧科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：