一种连续梁桥施工用工艺辅助测定方法技术

本发明专利技术公开了一种连续梁桥施工用工艺辅助测定方法，在传统光学测量的基础上，进一步提供一种统合型的控制框架，通过元胞自动机、卡尔曼滤波、支持向量机和遗传算法的配合，可以实现对连续梁桥施工过程中的垂度扰度问题进行更准确和实时的监测与预测；一、实时监测和预警能力：通过元胞自动机模型和相关算法的运用，可以实时对桥梁的变形状态进行监测和分析。这种实时监测能力使得问题可以在早期被发现和识别，从而及时采取相应的措施进行修复或维护，以防止潜在的安全风险。二、自动化数据处理和分析：通过卡尔曼滤波、支持向量机和遗传算法等算法的应用，可以对测量数据进行自动化的处理和分析。的处理和分析。的处理和分析。

【技术实现步骤摘要】
一种连续梁桥施工用工艺辅助测定方法


[0001]本专利技术涉及连续梁桥
，特别涉及一种连续梁桥施工用工艺辅助测定方法。

技术介绍

[0002]连续梁桥是一种桥梁结构，其特点是在跨越河流、道路或其他地形障碍时具有连续的跨度施工结构。由于其设计跨度较大，连续梁桥在施工过程中常常会面临垂度扰度问题。
[0003]垂度扰度是指由于连续梁桥在施工过程中，因施工段暂未施工完成，部分施工段悬浮于空中而底部无支撑结构的状态下，因其自重和施工荷载等因素导致的桥梁在施工过程中产生的变形，主要表现为梁的垂直位移和倾斜。这种变形会对桥梁的结构稳定性和使用安全性产生负面影响。
[0004]为了检测和监测连续梁桥施工过程中的垂度扰度问题，现有的技术的解决方式通常是采用连续光学仪器在施工过程中进行定期测量，并将数据反馈至施工决策人员作为参考，并进一步确定修复与维护决策。这些光学仪器可以在不同的施工时间段对桥梁进行测量，获取变形数据，并通过分析和比对来判断桥梁的稳定性和变形情况。
[0005]然而，现有技术中采用连续光学仪器进行测量存在一些缺点。因连续梁桥的体积大、跨度大，该方法需要在不同时间段及不同的施工段对桥梁进行多次测量，但光学测量只能提供离散的测量数据，对于桥梁变形的连续监测有一定的限制。此外，仅仅依靠光学测量无法提供即时的变形状态估计，限制了对桥梁变形过程的实时监测能力。
[0006]为此，提出一种连续梁桥施工用工艺辅助测定方法。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术实施例希望提供一种连续梁桥施工用工艺辅助测定方法，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，即离散的测量数据存在一定的限制，并对此至少提供一种有益的选择；
[0008]本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：
[0009]第一方面
[0010]一种连续梁桥施工用工艺辅助测定方法，在传统光学测量的基础上，进一步提供一种统合型的控制框架，通过元胞自动机、卡尔曼滤波、支持向量机和遗传算法的配合，可以实现对连续梁桥施工过程中的垂度扰度问题进行更准确和实时的监测与预测。这个综合算法结合了桥梁行为和变形情况的元胞状态更新规则，利用卡尔曼滤波对局部变形状态进行估计，通过支持向量机进行异常检测，并通过遗传算法优化线形控制策略，以减小变形量并提高结构稳定性。
[0011]上述的测定方法的逻辑如下：
[0012]STEP1：在桥梁上布置多个测点，并使用多个光学仪器同时进行测量，获取桥梁不
同位置的变形数据。
[0013]在上述的实施方式中，为了对连续梁桥的垂度扰度问题进行监测，需要在桥梁上布置多个测点，并使用光学仪器进行测量。这些测点覆盖了桥梁的不同位置，可以获取到桥梁在施工过程中的变形数据。
[0014]需要指出的是，通过在桥梁上布置多个测点，并使用多个光学仪器进行测量，可以获取到桥梁不同位置的变形数据。这些光学仪器可以通过光学传感器等技术手段对桥梁进行测量，获取到位移、倾斜和挠度等变形数据。
[0015]STEP2：创建一个元胞自动机模型，其中每个元胞代表桥梁的一个位置。
[0016]在上述的实施方式中，为了对桥梁的行为和变形情况进行建模和分析，需要创建一个元胞自动机模型，其中每个元胞代表桥梁的一个位置。
[0017]需要指出的是，元胞自动机是一种基于离散空间和时间的建模方法，其中每个元胞表示系统的一个局部状态。在这个步骤中，本专利技术将桥梁划分为若干个位置，每个位置对应一个元胞。元胞之间通过邻居关系进行交互和状态更新。
[0018]STEP3：根据桥梁的行为和变形情况，结合元胞的位置、邻居元胞的状态、材料特性和外部负载的因素，通过线性函数描述元胞的状态更新规则。
[0019]在上述的实施方式中，为了准确描述桥梁元胞的状态更新规则，需要考虑桥梁的行为和变形情况，以及元胞位置、邻居元胞的状态、材料特性和外部负载等因素。
[0020]需要指出的是，在元胞自动机模型中，每个元胞的状态更新规则是通过考虑桥梁的行为和变形情况，并结合元胞的位置、邻居元胞的状态、材料特性和外部负载等因素，使用线性函数来描述的。
[0021]CellState(t+1)＝f(CellState(t)，NeighborStates(t)，BridgeProperties，ExternalLoad)
[0022]其中，CellState(t)表示元胞在时刻t的状态，NeighborStates(t)表示邻居元胞在时刻t的状态，BridgeProperties表示桥梁的材料特性，ExternalLoad表示外部负载。函数f表示线性函数关系，用于计算元胞在下一个时刻的状态。
[0023]STEP4：对于每个元胞：将桥梁的局部变形状态定义为卡尔曼滤波的问题，对测量数据进行滤波并获得桥梁变形状态测定。
[0024]在上述的实施方式中，为了对桥梁的局部变形状态进行测定，需要将局部变形状态定义为卡尔曼滤波的问题，并对测量数据进行滤波处理。
[0025]需要指出的是，卡尔曼滤波是一种用于估计系统状态的滤波方法，通过融合系统的动态模型和测量数据，可以得到对系统状态的最优估计。在这个步骤中，对于每个元胞，将桥梁的局部变形状态定义为卡尔曼滤波的问题，并使用测量数据进行滤波处理，得到桥梁的变形状态测定。
[0026]卡尔曼滤波算法公式可以表示为：
[0027]StateEstimation(t+1)＝A*StateEstimation(t)+B*ControlInput(t)
[0028]MeasurementEstimation(t)＝C*StateEstimation(t)
[0029]KalmanGain(t)＝P(t)*C^T*(C*P(t)*C^T+R)^(
‑
1)
[0030]StateEstimation(t+1)
[0031]＝StateEstimation(t)+KalmanGain(t)*(Measurement(t)
‑
MeasurementEstimation(t))
[0032]P(t+1)＝(I
‑
KalmanGain(t)*C)*P(t)
[0033]其中，StateEstimation(t)表示在时刻t的状态估计，Measurement(t)表示在时刻t的测量值，A和B是状态转移矩阵，C是测量矩阵，ControlInput(t)是控制输入，P(t)是状态协方差矩阵，R是测量噪声协方差矩阵，I是单位矩阵。
[0034]STEP5：对于每个元胞：使用滤波后的数据，结合使用支持向量机将测点的位置、形状和材料特性信息作为特征向量；识别和检测桥梁变形中的异常情况。
[0035]在上述的实施方式中，为了识别和检测桥梁变形中的异常情况，需要使用滤波后的数据，并结合使用支持向量机来进行异常检测，利用测点的位置、形状和材料特性信息作为特征向量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续梁桥施工用工艺辅助测定方法，其特征在于，包括如下步骤：STEP1:在桥梁上布置多个测点，并使用多个光学仪器同时进行测量，获取桥梁不同位置的变形数据；STEP2:创建一个元胞自动机模型，其中每个元胞代表桥梁的一个位置；STEP3:根据桥梁的行为和变形情况，结合元胞的位置、邻居元胞的状态、材料特性和外部负载的因素，通过线性函数描述元胞的状态更新规则；STEP4:对于每个元胞：将桥梁的局部变形状态定义为卡尔曼滤波的问题，对测量数据进行滤波并获得桥梁变形状态测定；STEP5:对于每个元胞：使用滤波后的数据，结合使用支持向量机将测点的位置、形状和材料特性信息作为特征向量；识别和检测桥梁变形中的异常情况；STEP6:对于每个元胞：使用滤波后的数据，结合定义桥梁线形控制策略问题，使用遗传算法来搜索最优解，遗传算法通过循环迭代，寻找最优线形控制策略。2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：STEP1:在桥梁上布置多个测点，并使用与测点数量对应的光学仪器同时进行测量：1.1在桥梁上选择位置布置测点，每个测点的间距均匀分布；1.2配置光学仪器，同时对测点进行测量；1.3使用光学仪器对各个测点进行测量，得到测点的状态数据。3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：STEP2:元胞自动机初始化：2.1初始化元胞自动机的网格结构，将每个测点作为一个元胞，并确定元胞之间的邻居关系；2.2设置初始状态值、属性值：对于每个测点i：初始化状态：S_i＝0；初始化光学仪器状态：S_i^k＝0，对所有的k；元胞状态更新：对于每个测点i：计算邻居测点的状态和属性：N_i＝{S_j,P_j}其中j为i的邻居测点；计算外部负载：L_i＝f(P_i)。4.根据权利要求3所述的测定方法，其特征在于：STEP3、元胞状态更新规则：S_i(t)＝α*S_i(t
‑
1)+β*∑(S_j(t
‑
1)*w_ij)+γ*M_i+δ*F_i其中，S_i(t)为元胞i在时刻t的状态值；S_j(t
‑
1)为邻居元胞j在时刻t
‑
1的状态值；w_ij为邻居关系权重；M_i为元胞i的材料特性；F_i为外部负载；α、β、γ、δ为权重系数；设定元胞收敛条件的阈值：ε。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的测定方法，其特征在于：STEP4：卡尔曼滤波与元胞自动机配合：4.1定义问题状态向量：X_i＝[d_i，theta_i，phi_i]其中d_i为位移，theta_i为倾斜角度，phi_i为挠度；4.2定义观测向量：Z_i＝[M_i^k]其中k为所有测点i的光学仪器数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏武，张大军，佟立春，王欢，王晓峰，吕振雷，刘岱鑫，
申请(专利权)人：中交长沙建设有限公司，
类型：发明
国别省市：