一种基于数据驱动的旧桥拆除施工监控方法与流程

本发明涉及桥梁施工。更具体地说，本发明涉及一种基于数据驱动的旧桥拆除施工监控方法。

背景技术：

1、我国在上世纪90年代修建的部分桥梁受当时勘察设计标准不完善、施工水平较低，桥梁服役后超负荷运营以及桥梁养护不到位等因素的影响，在服役超过30年后面临着因出现严重病害导致无法继续服役而必须拆除重建的情况，同时，按我国相关的桥梁设计规范，桥梁按照50年或者100年的寿命进行设计，桥梁在达到设计周期后均面临着加固或者拆除重建的情况，因此有必要针对旧桥拆除施工进行研究。

2、桥梁施工监控作为保障桥梁施工过程安全以及质量的重要手段，已经在行业内获得了广泛的认可。目前，桥梁施工监控的研究大部分集中在新建桥梁，对于旧桥的拆除涉及较少，已有的部分旧桥拆除施工监控也是按照新建桥梁施工监控的思路进行。相较于新桥，旧桥由于经过运营以及养护等阶段后，能够反映桥梁结构力学状态的各关键参数与理论值有较大差距，并且，在上述监控过程涉及到大量的数据采集与分析，传统的施工监控理论难以实现如此大量且复杂的数据分析，因此，有必要研究出一种适合指导旧桥拆除的施工监控方法。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

2、本发明还有一个目的是提供一种基于数据驱动的旧桥拆除施工监控方法，以解决现有技术中对旧桥拆除的施工监控方案与旧桥实际状态存在明显差异、而不利于确保拆除施工安全的技术问题。

3、为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于数据驱动的旧桥拆除施工监控方法，包括如下步骤：

4、s1、从桥梁全寿命期的结构状态演变出发，桥梁全寿命期包括桥梁设计、新建、运营和旧桥拆除四个关键阶段，结合桥梁的设计及新建方案，建立桥梁的理论成桥状态模型；

5、s2、于运营阶段监测桥梁实际状态，对理论成桥状态模型进行修正，得到旧桥拆除前的实际状态模型；

6、s3、设置旧桥拆除施工方案，结合旧桥拆除前的实际状态模型得到旧桥拆除理论分析模型；

7、s4、根据待拆桥梁的构造特点及力学特性分析确定需关注的结构响应，对旧桥结构划分子结构，并通过参数敏感性分析确定所有子结构中影响结构响应的关键的结构参数，以旧桥拆除理论分析模型为基础进行训练，建立子结构参数识别模型和子结构行为预测模型，子结构参数识别模型以结构响应为输入、结构参数为输出，子结构行为预测模型以结构参数为输入、结构响应的输出；

8、s5、建立子结构响应自动化监测系统，以对子结构的结构响应数据进行监测；

9、s6、建立旧桥拆除施工辅助决策机制，在当前拆除施工阶段中，通过子结构参数识别模型确定真实影响当前子结构的结构响应的结构参数，再通过子结构行为预测模型预测，分析后续拆除施工阶段中结构响应的预测值，若预测值影响到结构施工安全时，调整旧桥拆除对应的施工措施，以保证拆除阶段结构安全性

10、优选的是，在步骤s2中，需修正的参数包括材料强度与弹性模量、预应力钢束有效预应力、预应力钢束锚固长度和传递长度、结构真实几何尺寸、混凝土箱梁刚度及重量、结构损伤情况。

11、优选的是，在步骤s4中，确定需关注的结构响应后，以各子结构为研究对象，采用旧桥拆除理论分析模型进行仿真分析得到学习样本，通过正交试验得到训练集，通过训练得到子结构参数识别模型和子结构行为预测模型。

12、优选的是，在训练前，将待识别的结构参数或待预测的结构响应按理论值变化±10％进行取值，通过旧桥拆除理论分析模型进行仿真分析，得到对应的结构响应或结构参数的变化情况，进行归一化处理后得到学习样本，通过正交试验得到训练集，采用bayes网络建立子结构参数识别模型和子结构行为预测模型。

13、优选的是，在步骤s5中，所述子结构响应自动化监测系统包括传感器检测组、数据采集传输模块、云端服务器，传感器检测组对应每个步骤s4中确定的结构响应分别对应设置一组，每组传感器将监测数据通过数据采集传输模块采用无线通信的方式传输给云端服务器，通过云端服务器建立各子结构相应的实测值数据库。

14、优选的是，在步骤s6中，设置有与所述实测值数据库连接的旧桥拆除施工辅助决策系统，旧桥拆除施工辅助决策系统中设置最优化分析模块，旧桥拆除施工辅助决策系统调取所述实测值数据库中存储的监测数据，以所述子结构参数识别模型和所述子结构行为预测模型为基础，通过所述所述子结构参数识别模型响应误差识别得到真实关键参数，通过所述子结构行为预测模型代入真实关键参数得到后续施工阶段的结构响应的预测值，判断预测值是否影响结构施工安全性，若影响响结构施工安全性，则最优化分析模块借助所述子结构行为预测模型确定参数最优调整范围，根据参数最优调整范围调整旧桥拆除对应的施工措施。

15、优选的是，步骤s6中调整的施工措施包括调整拆除梁段的梁长，局部加固、预应力拆除时机调整以及自锚效应修正。

16、本发明至少包括以下有益效果：本发明的基于数据驱动的旧桥拆除施工监控方法，从桥梁全寿命期的结构状态演变的角度出发，通过对桥梁设计-新建-运营-拆除等关键阶段的连续分析解决了旧桥结构真实状态难以确定等问题，以数据驱动质量的理念，通过建立结构相应自动化监测系统以及旧桥拆除施工控制辅助决策机制，解决了旧桥参数识别以及行为预测等关键难题，同时通过最优化理论实现了桥梁拆除过程中偏差最优控制。

17、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种基于数据驱动的旧桥拆除施工监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于数据驱动的旧桥拆除施工监控方法，其特征在于，在步骤s2中，需修正的参数包括材料强度与弹性模量、预应力钢束有效预应力、预应力钢束锚固长度和传递长度、结构真实几何尺寸、混凝土箱梁刚度及重量、结构损伤情况。

3.如权利要求2所述的基于数据驱动的旧桥拆除施工监控方法，其特征在于，在步骤s4中，确定需关注的结构响应后，以各子结构为研究对象，采用旧桥拆除理论分析模型进行仿真分析得到学习样本，通过正交试验得到训练集，通过训练得到子结构参数识别模型和子结构行为预测模型。

4.如权利要求3所述的基于数据驱动的旧桥拆除施工监控方法，其特征在于，在训练前，将待识别的结构参数或待预测的结构响应按理论值变化±10％进行取值，通过旧桥拆除理论分析模型进行仿真分析，得到对应的结构响应或结构参数的变化情况，进行归一化处理后得到学习样本，通过正交试验得到训练集，采用bayes网络建立子结构参数识别模型和子结构行为预测模型。

5.如权利要求1所述的基于数据驱动的旧桥拆除施工监控方法，其特征在于，在步骤s5中，所述子结构响应自动化监测系统包括传感器检测组、数据采集传输模块、云端服务器，传感器检测组对应每个步骤s4中确定的结构响应分别对应设置一组，每组传感器将监测数据通过数据采集传输模块采用无线通信的方式传输给云端服务器，通过云端服务器建立各子结构相应的实测值数据库。

6.如权利要求5所述的基于数据驱动的旧桥拆除施工监控方法，其特征在于，在步骤s6中，设置有与所述实测值数据库连接的旧桥拆除施工辅助决策系统，旧桥拆除施工辅助决策系统中设置最优化分析模块，旧桥拆除施工辅助决策系统调取所述实测值数据库中存储的监测数据，以所述子结构参数识别模型和所述子结构行为预测模型为基础，通过所述所述子结构参数识别模型响应误差识别得到真实关键参数，通过所述子结构行为预测模型代入真实关键参数得到后续施工阶段的结构响应的预测值，判断预测值是否影响结构施工安全性，若影响响结构施工安全性，则最优化分析模块借助所述子结构行为预测模型确定参数最优调整范围，根据参数最优调整范围调整旧桥拆除对应的施工措施。

7.如权利要求1所述的基于数据驱动的旧桥拆除施工监控方法，其特征在于，步骤s6中调整的施工措施包括调整拆除梁段的梁长，局部加固、预应力拆除时机调整以及自锚效应修正。

技术总结
本发明公开了一种基于数据驱动的旧桥拆除施工监控方法，从桥梁全寿命期的结构状态演变的角度出发，通过对桥梁设计‑新建‑运营‑拆除等关键阶段的连续分析解决了旧桥结构真实状态难以确定等问题，以数据驱动质量的理念，通过建立结构相应自动化监测系统以及旧桥拆除施工控制辅助决策机制，解决了旧桥参数识别以及行为预测等关键难题，同时通过最优化理论实现了桥梁拆除过程中偏差最优控制。

技术研发人员：周浩,黄灿,郑建新,朱浩,朱金柱,代百华,谢波,孙南昌,陈圆,李焜耀
受保护的技术使用者：中交第二航务工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8