一种土木结构变形监测方法

1.本发明属于土木结构监测技术领域，具体涉及一种土木结构变形监测方法。


背景技术：

2.在建筑施工过程中，要进行大量的土木工程结构工作来支持基础建筑结构。但土木工程结构的变形可能会出现意想不到的严重后果，或者在其后的运作中，会因土木工程结构的变形而引发连锁反应。
3.现有技术中，结构变形测量是利用专用测量仪器和方法对待测结构的位置或形状变化进行观测，获得待测结构随时间的变形特征，主要有以下几种测量方法。然而，传统的测量仪器自身具有局限性，如难以实现测量过程的自动化，观测周期长，观测受外界环境条件限制多等。常用的全自动全站仪测量手段存在以下缺点：一是测量周期长，需要运动对准，测量一次最快也是按数十分钟或小时计；二是无法实时修正测量平台自身不稳定的影响，无法实现长期有效稳定测量。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述问题，提出了一种土木结构变形监测方法。
5.本发明的技术方案是：一种土木结构变形监测方法包括以下步骤：s1：在待测土木结构处布设若干个变形监测点，采集待测土木结构的监测参数，并根据待测土木结构的监测参数得到状态参数；s2：根据待测土木结构的监测参数和状态参数构建变形监测矩阵；s3：根据待测土木结构的变形监测矩阵，构建变形监测模型；s4：利用待测土木结构的变形监测模型进行土木结构变形监测。
6.进一步地，步骤s1中，待测土木结构的监测参数包括待测土木结构的沉降量和自由振动响应信号；待测土木结构的状态参数包括沉降系数。
7.进一步地，步骤s1中，沉降系数的计算公式为：式中，表示土木结构所处地基土的弹性模量，k表示土木结构所处地基土的基床系数，n表示待测土木结构的沉降量，g表示土木结构所处地基土的泊松比。
8.进一步地，步骤s2包括以下子步骤：s21：根据待测土木结构的自由振动响应信号，确定振动响应矩阵；s22：根据待测土木结构的沉降系数，确定沉降矩阵；s23：根据振动响应矩阵和沉降矩阵，构建变形监测矩阵。
9.进一步地，步骤s21中，振动响应矩阵m的表达式为：
式中，m
1,1
,
…
, m
p,q
表示自由振动响应值。
10.进一步地，步骤s22中，确定沉降矩阵的具体方法为：设置若干个沉降区间，根据沉降系数所属沉降区间确定沉降等级，根据沉降等级确定沉降矩阵l，其表达式为：式中，和表示沉降等级，表示集合元素个数运算，表示沉降等级所占比例，表示沉降等级所占比例，表示沉降等级持续时间，表示沉降系数。
11.进一步地，步骤s23中，变形监测矩阵的表达式为：式中，l表示沉降矩阵，m表示振动响应矩阵。
12.进一步地，步骤s3中，变形监测模型r的表达式为：式中，表示变形监测矩阵的迹的正则项系数，表示沉降超调参量，表示振动超调参量，b表示极小值，m
p,q
表示自由振动响应值，表示沉降系数。
13.本发明的有益效果是：本发明的土木结构变形监测方法通过采集沉降量和自由振动响应信号，构建对应的矩阵；利用矩阵构建变形监测模型，进而完成土木结构变形监测。该土木结构变形监测方法不仅可以完成对土木结构的动态变形监测，还可以减少监测成本，提高变形监测结果的准确度。
附图说明
14.图1为土木结构变形监测方法的流程图。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
16.如图1所示，本发明提供了一种土木结构变形监测方法，包括以下步骤：s1：在待测土木结构处布设若干个变形监测点，采集待测土木结构的监测参数，并根据待测土木结构的监测参数得到状态参数；s2：根据待测土木结构的监测参数和状态参数构建变形监测矩阵；s3：根据待测土木结构的变形监测矩阵，构建变形监测模型；s4：利用待测土木结构的变形监测模型进行土木结构变形监测。
17.在本发明实施例中，步骤s1中，待测土木结构的监测参数包括待测土木结构的沉
降量和自由振动响应信号；待测土木结构的状态参数包括沉降系数。
18.在本发明实施例中，步骤s1中，沉降系数的计算公式为：式中，表示土木结构所处地基土的弹性模量，k表示土木结构所处地基土的基床系数，n表示待测土木结构的沉降量，g表示土木结构所处地基土的泊松比。
19.在本发明实施例中，步骤s2包括以下子步骤：s21：根据待测土木结构的自由振动响应信号，确定振动响应矩阵；s22：根据待测土木结构的沉降系数，确定沉降矩阵；s23：根据振动响应矩阵和沉降矩阵，构建变形监测矩阵。
20.在本发明实施例中，步骤s21中，振动响应矩阵m的表达式为：式中，m
1,1
,
…
, m
p,q
表示自由振动响应值。
21.在本发明实施例中，步骤s22中，确定沉降矩阵的具体方法为：设置若干个沉降区间，根据沉降系数所属沉降区间确定沉降等级，根据沉降等级确定沉降矩阵l，其表达式为：式中，和表示沉降等级，表示集合元素个数运算，表示沉降等级所占比例，表示沉降等级所占比例，表示沉降等级持续时间，表示沉降系数。
22.在本发明实施例中，步骤s23中，变形监测矩阵q的表达式为：式中，l表示沉降矩阵，m表示振动响应矩阵。
23.在本发明实施例中，步骤s3中，变形监测模型r的表达式为：式中，表示变形监测矩阵的迹的正则项系数，表示沉降超调参量，表示振动超调参量，b表示极小值，m
p,q
表示自由振动响应值，表示沉降系数。
24.若变形监测模型r计算的结果值大于设置变形阈值，则土木结构发生变形，否则未发生变形。
25.本发明的有益效果是：本发明的土木结构变形监测方法通过采集沉降量和自由振动响应信号，构建对应的矩阵；利用矩阵构建变形监测模型，进而完成土木结构变形监测。该土木结构变形监测方法不仅可以完成对土木结构的动态变形监测，还可以减少监测成本，提高变形监测结果的准确度。
26.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。


技术特征：
1.一种土木结构变形监测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：在待测土木结构处布设若干个变形监测点，采集待测土木结构的监测参数，并根据待测土木结构的监测参数得到状态参数；s2：根据待测土木结构的监测参数和状态参数构建变形监测矩阵；s3：根据待测土木结构的变形监测矩阵，构建变形监测模型；s4：利用待测土木结构的变形监测模型进行土木结构变形监测。2.根据权利要求1所述的土木结构变形监测方法，其特征在于，所述步骤s1中，待测土木结构的监测参数包括待测土木结构的沉降量和自由振动响应信号；待测土木结构的状态参数包括沉降系数。3.根据权利要求2所述的土木结构变形监测方法，其特征在于，所述步骤s1中，沉降系数的计算公式为：式中，式中，表示土木结构所处地基土的弹性模量，k表示土木结构所处地基土的基床系数，n表示待测土木结构的沉降量，g表示土木结构所处地基土的泊松比。4.根据权利要求1所述的土木结构变形监测方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下子步骤：s21：根据待测土木结构的自由振动响应信号，确定振动响应矩阵；s22：根据待测土木结构的沉降系数，确定沉降矩阵；s23：根据振动响应矩阵和沉降矩阵，构建变形监测矩阵。5.根据权利要求4所述的土木结构变形监测方法，其特征在于，所述步骤s21中，振动响应矩阵m的表达式为：式中，m
1,1
,
…
, m
p,q
表示自由振动响应值。6.根据权利要求4所述的土木结构变形监测方法，其特征在于，所述步骤s22中，确定沉降矩阵的具体方法为：设置若干个沉降区间，根据沉降系数所属沉降区间确定沉降等级，根据沉降等级确定沉降矩阵l，其表达式为：式中，和表示沉降等级，表示集合元素个数运算，表示沉降等级所占比例，表示沉降等级所占比例，表示沉降等级持续时间，表示沉降系数。7.根据权利要求4所述的土木结构变形监测方法，其特征在于，所述步骤s23中，变形监测矩阵的表达式为：
式中，l表示沉降矩阵，m表示振动响应矩阵。8.根据权利要求1所述的土木结构变形监测方法，其特征在于，所述步骤s3中，变形监测模型r的表达式为：式中，表示变形监测矩阵的迹的正则项系数，表示沉降超调参量，表示振动超调参量，b表示极小值，m
p,q
表示自由振动响应值，表示沉降系数。

技术总结
本发明公开了一种土木结构变形监测方法，包括以下步骤：S1：在待测土木结构处布设若干个变形监测点，采集待测土木结构的监测参数，并根据待测土木结构的监测参数得到状态参数；S2：根据待测土木结构的监测参数和状态参数构建变形监测矩阵；S3：根据待测土木结构的变形监测矩阵，构建变形监测模型；S4：利用待测土木结构的变形监测模型进行土木结构变形监测；该土木结构变形监测方法不仅可以完成对土木结构的动态变形监测，还可以减少监测成本，提高变形监测结果的准确度。变形监测结果的准确度。变形监测结果的准确度。


技术研发人员：庄锦亮
受保护的技术使用者：西昌学院
技术研发日：2022.12.14
技术公布日：2023/1/16