[发明专利]一种桥隧工程短、长期变形的超前预警方法

说明书

本发明公开了一种桥隧工程短、长期变形的超前预警方法，包括以下步骤：在桥隧工程布设多个测点，记录测点处结构变形量，得到原始数据列；将原始数据列经累加生成和累减还原后生成新序列，确定各测点的灰参数、优化系数；推导出引入优化系数灰色模型的短、长期结构变形外推预测函数；通过外推预测函数计算下一阶段的结构变形预测值及残差；采用正弦、周期性序列函数修正引入优化系数灰色模型预测值的残差；采用后验差检验法评估出传统灰色模型和灰色修正模型的预测精度等级，根据模型计算精度或绝对误差平均值确定最优预测模型；以最优预测模型获取下一阶段变形预测值，将其与设定变形上限值进行比较，若前者超过后者则报警，若未超过则不报警。

技术领域

本公开属于桥隧工程结构变形超前预警技术领域，具体涉及一种桥隧工程短、长期变形的超前预警方法。

背景技术

变形是判断结构健康状况的重要参数，很大程度上反映了结构的破坏趋势，对桥隧结构变形进行准确预测，则可协助管理部门评估结构健康程度，治理结构病害，从而降低风险和损失。由于影响结构变形的因素众多，因此合理选择结构变形预测方法已成为一个重要的研究课题。

目前，桥隧结构变形预报方法包括：试验研究法、有限单元分析法、理论研究法及智能算法分析法。其中，智能算法分析法可依据实测数据推算结构的短、长期变形，可解决变形数据具有非线性、随机性及不确定性等问题，同时该方法计算成本低廉，预测精度高，逐渐得到工程技术人员的青睐。

针对具有非线性、随机性及不确定性特征的采集样本，许多学者利用传统灰色模型预测桥隧工程领域的结构形变，但传统灰色模型预测精度低存在三方面问题：第一，模型中累加生成数据并非最优，导致预测结果误差较大。第二，由于结构形变存在一定周期性和随机波动的特征，造成传统的、单一灰色模型还存在预测精度不高的缺陷。第三，各测点采集的变形数据不同，必然导致形变发展规律也不尽相同，然而各测点往往近似地选取同一预测模型，使预测精度差别较大。

发明内容

本公开目的是为克服上述现有技术的不足，提高传统灰色模型预测精度，解决以上三方面对模型精度的影响，提供一种桥隧工程短、长期变形的超前预警方法；该方法通过优化灰色理论累加计算公式，并采用残差修正模型进一步修正预测结果，并通过具有不同最佳优化系数的灰色修正模型(简称灰色修正模型)对短、长期结构变形提供超前预警。

本公开的发明目的是提出一种桥隧工程短、长期变形的超前预警方法，为实现上述目的，本公开采用下述技术方案：

一种桥隧工程短、长期变形的超前预警方法，包括以下步骤：

(1)在桥隧工程布设多个测点，并记录测点处结构变形量，得到原始数据列；

(2)将原始数据列经累加生成和累减还原后生成新序列，确定各测点的灰参数、优化系数；

(3)推导出引入优化系数灰色模型的短、长期结构变形外推预测函数；

(4)通过外推预测函数计算下一阶段的结构变形预测值及残差；

(5)采用正弦、周期性序列函数修正引入优化系数灰色模型预测值的残差；

(6)采用后验差检验法评估出传统灰色模型和灰色修正模型的预测精度等级，根据模型计算精度或绝对误差平均值确定最优预测模型；

(7)以最优预测模型获取下一阶段变形预测值，将其与设定变形上限值进行比较，若前者超过后者则报警，若未超过则不报警。

作为进一步的技术方案，所述步骤(1)中，测点处布设位移传感器进行监测，且原始数据记录组数不少于4组。