一种铁路客站屋架结构传感器优化布置方法技术

本发明专利技术公开了一种铁路客站屋架结构传感器优化布置方法。现有铁路站房健康监测点布置存在监测点位置模糊、布设方法效率低问题。本发明专利技术将3D3S Design的数据导出，利用Midas Gen进行荷载工况分析，依据分析结果对杆件应变、节点变形、支座位移、结构加速度的传感器进行筛选及优化布置。本发明专利技术可直观显示需要进行应变监测的杆件，清晰显示应变监测点沿杆件长度方向上的位置，解决了传统方式中应变监测点模糊的问题；基于粒子群优化算法及最小模态置信准则原理的加速度传感器布设方式，提高了监测点布置的合理性和科学性。点布置的合理性和科学性。点布置的合理性和科学性。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路客站屋架结构传感器优化布置方法


[0001]本专利技术属于建筑结构
，具体涉及一种铁路客站屋架结构传感器优化布置方法。

技术介绍

[0002]随着大数据、云计算和人工智能等新兴技术的不断涌现和快速发展，我国基础设施建造与运维正处在产业现代化、信息化转型升级的关键时刻。作为铁路交通网络中的关键节点，我国铁路旅客站房的体量巨大、造价与运营成本昂贵，其安全关系国计民生。但在运维与监测方面，仍存在“重建设，轻养护”、“重数据，轻分析”的问题，使得事后抢修耗资巨大，潜在问题排查困难。
[0003]铁路客站健康监测对象包括屋盖及雨棚主体结构、轨道层结构及其他关键构件和支座。主要监测内容包括结构整体响应(变形、动力特性等)、局部响应(应力应变、内力等)、荷载及环境(风、雨、雪、温湿度等)。因此，针对跨度大、样式多、荷载杂的铁路站房结构，其实际监测项目及监测内容繁多，所需的传感器种类及数目也随之增加。传感器数量过多不仅会导致监测成本的提高，还会影响到关键数据的甄别，而过少又会造成数据不全，难以达到监测要求。如何采用合理的传感器并优化其布置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁路客站屋架结构传感器优化布置方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：由结构设计软件3D3SDesign导出Midas Gen可直接读取的文件，利用Midas Gen进行荷载工况分析，并导出所需数据；步骤二：依据规范条文及Midas模型的分析结果，按照程序模块的顺序，依次对杆件应变、节点变形、支座位移、结构加速度的传感器进行筛选及优化布置；步骤三：导出各类型传感器筛选、优化布设结果及相关分析数据。2.根据权利要求1所述的一种铁路客站屋架结构传感器优化布置方法，其特征在于：所述步骤一中，导出的Midas Gen分析数据包括：1)各构件截面名称(SectionName.txt)；2)各截面构件在所有荷载组合工况下的应力值3)屋架节点位移数据(.xlsx)；4)屋架支座节点位移数据(.xlsx)；5)屋架节点各阶模态(.xlsx)。3.根据权利要求1所述的一种铁路客站屋架结构传感器优化布置方法，其特征在于：所述步骤二中，杆件应变的筛选步骤具体包括：步骤1：确定交互参数，包括文件导入、导出路径及应力筛选限值；步骤2：读取文件“SectionName.txt”，获取所有构件的截面名称；步骤3：循环读取文件获取各类杆件应力数据；步骤4：根据列表数据，基于式(1)计算杆件组合应力σ
con
；其中，σ
N
为轴向应力；为绕y轴弯矩产生的应力；为绕z轴弯矩产生的应力；步骤5：判断杆件组合应力是否超过应力筛选限值，获取超限杆件；步骤6：筛选最大组合应力的超限杆件，即保留同一超限杆件在同一位置处组合应力最大的一组；步骤7：将所有筛选结果以Excel文档格式保存到指定目录下。4.根据权利要求1所述的一种铁路客站屋架结构传感器优化布置方法，其特征在于：所述步骤二中，节点变形的筛选步骤具体包括：步骤1：确定交互参数，包括文件导入、导出路径及位移筛选限值；步骤2：读取文件“屋架节点位移数据.xlsx”，获取所有节点的位移量；步骤3：将三个方向的位移分量U
x
、U
y
、U
z
分别按由大到小进行数据排序；步骤4：判断节点各方向位移是否超过相应的位移筛选限值，获取位移超限节点；步骤5：筛选最大位移的超限节点，即保留同一超限节点中同一方向下位移最大的一组；步骤6：所有筛选结果以Excel文档格式保存到指定目录下。5.根据权利要求1所述的一种铁路客站屋架结构传感器优化布置方法，其特征在于：所述步骤二中，支座变形的筛选步骤具体包括：步骤1：确定交互参数，包括文件导入、导出路径，x方向、y方向、z方向、空间方向的支座位移筛选限值；
步骤2：读取文件“屋架支座节点位移数据.xlsx”，获取所有支座节点的位移量；步骤3：按式(2)计算各节点的空间位移U
xyz
，其中U
x
、U
y
、U
z
为节点三个方向的位移值；步骤4：将U
x
、U
y
、U
z
、U
xyz
四个分量按由大到小进行数据排序；步骤5：判断支座节点各方向位移是否超过相应的位移筛选限值，获取支座位移超限节点；步骤6：筛选位移最大的超限节点，即保留同一超限节点中同一方向下位移最大的一组；步骤7：将所有筛选结果以Excel文档格式保存到指定目录下。6.根据权利要求1所述的一种铁路客站屋架结构传感器优化布置方法，其特征在于：所述步骤二中，结构加速度的筛选优化步骤具体包括：步骤1：确定文件导入、导出路径，以及粒子群优化算法的参数；步骤2：读取文件“屋架节点各阶模态.xlsx”，转化并生成三个方向的模态信息矩阵([U
x
]、[U
y
]、[U
z
])；步骤3：执行粒子群优化算法，获取结构加速度传感器的最优布置方案；步骤4：将所有优化布设结果以Excel文档格式保存到指定目录下。7.根据权利要求6所述的一种铁路客站屋架结构传感器优化布置方法，其特征在于：所述步骤1中粒子群优化算法的参数包括：1)粒子群规模N；2)迭代次数K；3)粒子维度D，即计划布置的加速度传感器数量；4)个体学习因子c1与群体学习因子c2；5)最大惯性权重ω
max
与最小惯性权重ω
min
；6)最大速度限值υ
max
与最小速度限值υ
min
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马小平，张海，蔡玉军，段熙宾，黄永安，王丹宁，孟晓健，张谦，马晓飞，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：