基于時間序列分析的橋梁結構安全評價研究.pdf

1、橋梁結構在長期運營中，由于受到各種不確定因素的影響，結構超限、超期服役、疲勞、腐蝕等危害性事件，必將導致橋梁結構出現(xiàn)嚴重安全隱患，并可能由此帶來巨大的生命財產損失。這就要求安全評估系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)損傷并給出損傷預警提示。然而，作為橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)核心的安全評價，依然采用基于精確的結構模型的安全方法。事實上，結構在長期服役中其結構參數(shù)不斷發(fā)生變化，為此建立精確結構模型的安全評價方法不能取得令人滿意的結果。
　　鑒于橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)采集

2、了海量包含反應結構損傷特征信息的時序數(shù)據(jù)，可從中挖掘出反應結構系統(tǒng)性能的演變規(guī)律。這種基于時序分析的方法既能夠克服了建立精確結構模型的困難，又具有通用性，但它仍處于研究初期，對其進行深入研究極具現(xiàn)實意義。
　　基于此，本文從時間序列分析的角度出發(fā)，對橋梁結構安全評價方法進行了探索和研究。主要研究內容包括以下幾個方面:
　　(1)研究橋梁結構安全評價的重要性、歸納總結現(xiàn)有橋梁結構安全評價方法，并分析其中的不足。突出基于時序分析

3、法的重要性。
　　(2)將時序分析法、灰色預測模型引入到橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)分析中，提出基于灰色時序組合模型(ARMA-GM)算法的數(shù)據(jù)處理方法在橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)中的應用;并以實際橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，通過有效預測橋梁結構未來狀態(tài)趨勢，證明了ARMA-GM模型在橋梁未來狀態(tài)趨勢預測中的可行性。
　　(3)提出一種基于ARMA控制圖的橋梁結構安全評價方法，該方法考慮了橋梁結構的實際情況，將控制圖的控制限與橋梁結構可靠度指標相結合，設置了初級預

4、警限和安全告警限，通過觀測統(tǒng)計量在二級控制限內外的分布情況來判斷橋梁結構的安全情況。這使得控制圖的控制限與橋梁結構的安全設計規(guī)范緊密相連。
　　(4)以重慶馬桑溪長江大橋監(jiān)測數(shù)據(jù)為實例，針對本文提出的灰色時序組合預測模型和基于ARMA控制圖的安全評價方法進行了實際應用。
　　結果表明:時序模型和灰色模型能夠對橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)中的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行有效處理，對橋梁結構狀態(tài)參數(shù)預報精度較高，在預測步長相同情況下，本文提出的灰色時序組合