基于监测数据分析的黄河管桥预警及可靠性计算

发布时间：2017-04-13 14:12

  本文关键词：基于监测数据分析的黄河管桥预警及可靠性计算，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：桥梁健康监测的普遍性源于光纤传感技术的高速发展,上世纪80年代至今,桥梁健康监测技术已日趋完善,监测精度不断提高,但是经过30多年的监测,系统积累了海量数据,对监测数据进行有效分析并加以利用成为近年来研究热点,依托数学模型对监测数据进行趋势预测成为了桥梁预警与安全评估的关键,而管桥结构和受力特点均不同于桥梁,目前对其健康监测的研究还很少。因此本论文以黄河悬索管桥实时监测系统获得的监测数据为研究对象,对管桥结构变化规律、趋势预测及安全评估展开研究。对应变监测数据进行统计可以直观的反应管桥测点的变化规律。首先,论文将短期统计模式与长期统计模式相结合对应变进行分析,通过对测点短期应变的统计(一天中的应变变化)得到温度是影响管桥应变的主要因素,并求取了温度与应变的相关性大小；通过长期变化规律(以天为单位的所有统计值)分析了不同测点变化的异同性,找到管桥各测点应变变化异同性,为下一步管桥预警分析提供了基础。其次,论文从监测数据的时间特性出发,引入自回归移动平均(ARMA)模型对应变数据进行预测,在验证模型适用性的基础上,针对ARMA模型处理非平稳数据时因采用差分处理导致预测精度不高的问题,提出了基于小波分析的GM(1,1)-ARMA组合预测模型,论文利用小波分析作为工具将原始应变序列分解为两大部分,一部分为反应应变趋势的低频信号,用GM(1,1)模型对其建模得到趋势预测值,另一部分为不同频率的高频细节信号,用ARMA模型建模分析,将预测值叠加得到最终预测值。通过对一段时间的应变数据进行预测对比,证明了组合模型的先进性,为管桥的预警提供了数学保证。论文最后针对黄河管桥实际状况建立了管桥健康评价体系,利用层析分析法对各个指标层的不同因素确立了权重比,并对各个结构分别进行安全评价,通过对各个评估指标进行测算,结果发现管桥目前健康评级为良好,不需要进行整修。
【关键词】：管桥 健康监测 ARMA模型 GM(1 1)-ARMA模型 安全评价
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U446
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-22
• 1.1 研究背景12
• 1.2 研究的目的和意义12-13
• 1.3 国内外研究现状13-18
• 1.3.1 桥梁健康监测系统国内外研究现状13-16
• 1.3.2 ARMA模型在桥梁健康监测领域的应用现状16-17
• 1.3.3 桥梁安全评价研究现状17-18
• 1.4 桥梁监测系统研究目前存在的主要问题18-19
• 1.5 学位论文研究目标和研究内容19-21
• 1.5.1 研究目标19
• 1.5.2 研究内容19-20
• 1.5.3 研究的难点和创新点20-21
• 1.6 本章小结21-22
• 2 陕京一线黄河悬索管桥实时监测系统概述22-30
• 2.1 黄河悬索管桥的工程概况22-24
• 2.2 黄河悬索管桥健康监测系统构成24-27
• 2.3 本章小结27-30
• 3 管桥监测数据分析30-42
• 3.1 监测数据异常值处理30
• 3.2 监测数据的短期统计模式分析30-35
• 3.3 监测数据的长期统计模式分析35-37
• 3.4 监测数据相关性分析37-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 基于ARMA模型的管桥应变监测数据建模42-52
• 4.1 时间序列模型42-43
• 4.1.1 自回归(AR)模型42
• 4.1.2 滑动平均(MA)模型42-43
• 4.1.3 自回归滑动平均(ARMA)模型43
• 4.2 基于应变监测数据的(ARMA)建模分析43-48
• 4.2.1 数据的检验与预处理44-46
• 4.2.2 模式识别46-47
• 4.2.3 模型形式的选择47
• 4.2.4 模型参数的识别47-48
• 4.2.5 模型的检验与修改48
• 4.3 基于ARMA模型的悬索管桥应变数据建模48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 5 基于小波分析的组合预测模型对管桥的应变预测52-72
• 5.1 小波分析52-57
• 5.2 GM(1,1)模型57-59
• 5.3 GM(1,1)模型的检验59-60
• 5.4 基于小波分析的GM(1,1)-ARMA模型的提出60-61
• 5.5 建模分析61-66
• 5.5.1 小波分解尺度及分解层次的确定61-62
• 5.5.2 建模效果对比分析62-66
• 5.6 基于应变数据的管桥预警阈值确定66-69
• 5.6.1 应变数据分布形式统计66-68
• 5.6.2 基于均值控制图的预警阈值确定68-69
• 5.7 本章小结69-72
• 6. 黄河管桥的可靠性分析及安全评价72-88
• 6.1 黄河管桥可靠性分析72-78
• 6.1.1 结构的极限状态72-73
• 6.1.2 结构的失效概率与可靠度73-75
• 6.1.3 管桥的工况设计实验说明75-78
• 6.2 黄河管桥安全评价78-86
• 6.2.1 桥梁安全评价理论方法78-79
• 6.2.2 层次分析法原理79-82
• 6.2.3 黄河悬索管桥健康评估指标体系的建立82-86
• 6.3 本章总结86-88
• 7 结论和展望88-90
• 7.1 结论88
• 7.2 展望88-90
• 参考文献90-94
• 索引94-96
• 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果96-100
• 学位论文数据集100

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵静;;汉江管桥的静力分析[J];工程与试验;2011年01期

2 汝继星;何仁洋;兰惠清;崔钺;黄辉;;斜拉索管桥应变影响因素的试验分析[J];科学技术与工程;2011年24期

3 刘千茂;;浙江省第一大拱管桥——义桥的施工安装经验[J];浙江水利科技;1987年03期

4 滕英元,徐涛;大连港新港51.2m 跨架管桥的改型方案[J];东北公路;1998年04期

5 周鹏;;北盘江管桥穿越施工技术[J];人民长江;2007年03期

6 许梁;吴晨旭;;平管桥设计探讨[J];特种结构;2009年05期

7 陈家芹;80米双排拱管桥的架设[J];江西冶金;1983年04期

8 吴国伟;水管桥之整体水平拖拉架设[J];安装;1994年03期

9 孟国忠;管桥油漆防蚀浅论[J];管道技术与设备;1997年04期

10 朱含传;;拱管桥结构分析[J];城市道桥与防洪;2011年11期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 谷玲;姜树立;宋宏伟;;藤子沟水电站管桥结构设计研究[A];第六届全国水电站压力管道学术论文集[C];2006年

2 姜树立;顾一新;刘清利;王海鹏;;藤子沟水电站上、下管桥结构设计[A];第六届全国水电站压力管道学术论文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 闫子平 刘卫焕;管道公司襄樊处积极做好防汛工作[N];中国石化报;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 郇滢;基于监测数据分析的黄河管桥预警及可靠性计算[D];北京交通大学;2016年

2 刘强;悬索跨越管桥结构力学性能分析[D];东北石油大学;2014年

3 陈宝强;天津市永定新河斜拉管桥设计与施工研究[D];天津大学;2007年

  本文关键词：基于监测数据分析的黄河管桥预警及可靠性计算，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：303781