专利名称：一种位移测点的布置方法
技术领域：
本发明属于桥梁领域，具体涉及一种用于部分斜拉桥施工的位移测点的布置方法。
背景技术：
部分斜拉桥(又称矮塔斜拉桥)的特点是塔矮、梁刚、索集中布置，其以梁的弯、压、 剪和索的受拉来承受竖向荷载，其斜拉索可被看作体外预应力筋，承担的荷载比例相对较小， 有相当部分的荷载将通过主梁的受弯、受剪来承受。由于这种独特的受力特点，部分斜拉桥 在相同梁高情况下跨越能力比梁桥大，且比斜拉桥经济。
桥梁施工监控系统建设包括监测内容与测点布设的确定。位移变形监测是利用测量手段， 对桥梁各控制断面的位移变形进行监测，并绘制相应的位移变形影响线或变形曲线，以检测 各控制部位位移变形状态，从而为总体评估大桥的刚度、营运状态和耐久能力提供依据。部 分斜拉桥一般采用悬臂现浇法施工，施工过程复杂，控制难度大，影响参数多。在整桥施工 过程中标高起着控制作用，故研究位移测点的优化布置对于减少测点测量工作量有实际意义。 预埋测点的方法被广泛应用在桥梁施工控制中，为准确及时地掌握桥梁施工状态提供了大量 准确数据，确保了施工质量。
目前在确定测点布置方案上，采用的方式有
(1) 根据桥梁特征尽可能的在全长范围内布置测点，以期望从总体上较全面的获得全桥 结构的信息；
(2) 经常选取在悬臂段多布置测点，以加强对悬臂端施工标高的控制；
(3) 在桥梁合拢位置重点布设测点。 这些原则大都是对一些特定工程的经验总结或感性认识，缺乏对其重要条件的理论证明，
这样做往往使选定的测点布置方案不可避免的带有个人主观因素的影响，导致许多测点重复 布置或产生较大的相对误差。由于期望得到较多的控制信息而往往使得测点数目布置偏多， 造成较大的浪费，增加了工作量且有可能影响监测信息的可靠性。 因此，研究测点优化布置方法是当务之急。
发明内容
本发明的目的在于，克服当前部分斜拉桥施工监控的测点布置方案中，由于个人主观经
验或完全依据理论计算等因素的影响，导致许多位移测点重复布置或产生较大的相对误差等
3问题，提出一种针对部分斜拉桥施工监控的位移测点优化布置方法。
实现本发明的技术方案是， 一种位移测点的布置方法，包括下列步骤
(1) 建立有限元模型，计算成桥状态的位移测点位置的理论值；
(2) 将上述理论值采用非线性最小二乘法的多项式拟合，得到回归方程；
(3) 对上述回归方程进行F检验和t检验，并根据测试位置的位移情况，选取出拟合最好 的回归曲线作为理论值曲线；
(4) 在位移测点的实测值中抽取若干点组成不同的组，对各组的点进行同样拟合，得到 若干实测值曲线；
(5) 将理论值与实测值曲线之间的靠近程度定义为欧氏距离d (x,，x》和Chebishov距离
《0c,，Xj)，其中Xi，Xj为同一测试位置在理论和实测曲线上的位移测试值；
(6) 计算各个实测值曲线与理论值曲线的欧氏距离和Chebishov距离，并设定最大 Chebishov距离，限制局部的较大偏差；在符合上述偏差条件下，取各个实测值曲线与理论值 曲线的欧氏距离值进行分析比较，确定最佳的位移测点布置位置。
上述基于非线性最小二乘法的部分斜拉桥施工监控测点优化布置方法的基本原理是以 设计成桥状态为理想状态，则在此状态下预埋在桥梁体内的各位移测点将分布在理想曲线上； 对各测点的实测值进行随机抽取，然后用非线性最小二乘法对抽取的各组测点进行曲线拟合； 将这些拟合曲线与成桥理想曲线进行对比，用数值计算的方法，以欧氏距离和绝对值最大距 离作为判别标准，确定最优测点布设方案。
本发明的有益效果是，根据使实测值与理论值误差达到最小的原则，通过非线形最小二 乘法对曲线拟合、数值计算，确定出最佳的测点布置方案，从而为此类方法提供理论依据并 为实际现场监控提供可靠依据，保证测试信息采集完整性和可靠性的前提下，又使成本降到 最低。
图1是本发明实施例1流程图
具体实施例方式
下面结合附图和实施例做进一步说明。 实施例1以常澄高速公路常州段某部分斜拉桥为例。该桥全长260.3m，主桥部分采用(70.15 + 120 + 70.15)111三跨双塔单索面预应力混凝土塔梁固结式部分斜拉桥。主梁采用单箱三室大悬臂变 截面预应力混凝土连续箱梁，划分为59个梁段，其中0#、"和P梁段长12m,在墩顶及墩旁临 时支架上立模现浇；边跨支架现浇梁段长9m，边、中跨合龙段长2m，其它各梁段长3 5m， 采用挂篮悬臂浇注法施工。
如图1所示，位移测点的布置方法，包括以下步骤
(1) 建立桥梁有限元模型，计算成桥状态的位移测点位置的理论值；
(2) 理论曲线拟合取l/2桥长研究，按桥梁悬臂施工过程受力特点选取撤挂篮重及 压重和梁段斜拉索张拉完成两个工况进行计算分析；
(3) 将计算结果采用1 6次多项式拟合，完成理论值曲线拟合，通过t检验和F检验，
并结合实际意义后选取5次方作为理论拟合曲线；
(4) 任意选取两个测试位置，对上述两个工况的测试点的位移实测值进行随机抽取，
抽取3 8测试点为一组，对每个组进行拟合，得到各实测值曲线；
(5) 以欧氏距离和chebishov距离为判别标准找出最小的组；
(6) 设定最大Chebishov距离限制局部的较大偏差，在满足此偏差条件下，取各个实测 值曲线与理论值曲线的欧氏距离值分析比较。根据该桥实际情况设定最大容许Chebishov距离 为0.21m，此时对应于桥面曲线偏差小于3mm。结果表明-
1. 随着抽取测点数量的增加，欧氏距离迅速减小，也即两曲线的靠近程度迅速增加。 因此我们倾向于多布置测点，这与实际情况符合；
2. 从所选取的两个工况位移的实测值和理论值对比可以看到，当测点数增加到6点后， 再增加测点两曲线的吻合程度增加并不显著，甚至还略有降低，这说明测点数目并非越多越 好，当达到一定数量时只能增加无谓的工作量，并无多大的实际意义；
3. 对所计算"距离"最小的各组测点分析后可以得出，在靠近悬臂端和靠近桥塔的1/3 悬臂长度位置区段内应多布设测量点数；
4. 进一步计算分析，建议施工监测中每个单悬臂长度内应取测量的点数在5点 7点 或占全部测点总数的30% 50%为宜，且选取的测点位置应在靠近悬臂端和靠近桥i荅的1/3 悬臂长度位置。
权利要求
1、一种位移测点的布置方法，其特征是，该方法包括下列步骤(1)建立有限元模型，计算成桥状态的位移测点位置的理论值；(2)将上述理论值采用非线性最小二乘法的多项式拟合，得到回归方程；(3)对上述回归方程进行F检验和t检验，并根据测试位置的位移情况，选取出拟合最好的回归曲线作为理论值曲线；(4)在位移测点的实测值中抽取若干点组成不同的组，对各组的点进行同样拟合，得到若干实测值曲线；(5)将理论值与实测值曲线之间的靠近程度定义为欧氏距离d(xi，xj)和Chebishov距离dc(xi，xj)，其中xi，xj为同一测试位置在理论曲线和实测曲线上的位移测试值；(6)计算各个实测值曲线与理论值曲线的欧氏距离和Chebishov距离，并设定最大Chebishov距离，限制局部的较大偏差；在符合上述偏差条件下，取各个实测值曲线与理论值曲线的欧氏距离值进行分析比较，确定最佳的位移测点布置位置。
2、 根据权利要求1所述的位移测点的布置方法，其特征是，所述步骤(4)中，抽取若 干点组成不同的组的方法为每个单悬臂长度内抽取的点数为5点 7点。
3、 根据权利要求1所述的位移测点的布置方法，其特征是，所述步骤(4)中，抽取若 干点组成不同的组的方法为抽取的点数占全部测点总数的30% 50%。
4、 根据权利要求1所述的位移测点的布置方法，其特征是，所述步骤(4)中，在靠 近悬臂端和靠近桥塔的1/3悬臂长度位置多选取位移测试点。
全文摘要
一种位移测点的布置方法，包括下列步骤建立有限元模型，计算成桥状态的位移测点位置的理论值；将上述理论值采用非线性最小二乘法的多项式拟合，得到回归方程；对上述回归方程进行F检验和t检验，选取出拟合最好的回归曲线作为理论值曲线；在位移测点的实测值中抽取若干点组成不同的组，对各组的点进行同样拟合，得到若干实测值曲线；将理论值与实测值曲线之间的靠近程度定义为欧氏距离和Chebishov距离；计算各个实测值曲线与理论值曲线的欧氏距离和Chebishov距离，并设定最大Chebishov距离；在符合上述偏差条件下，取各个实测值曲线与理论值曲线的欧氏距离值进行分析比较，确定最佳的位移测点布置位置。
文档编号G06F17/50GK101667214SQ200910035949
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者张宇峰, 剑 徐, 戴云峰, 宇 承, 马志国 申请人:江苏省交通科学研究院股份有限公司