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基于监测数据桥梁结构状态评估实用方法研究

１５６ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＶｏｌ畅４４，Ｎｏ畅８，２０１４

工业建筑　２０１４年第４４卷第８期

倡

魏召兰１，２

　蒲黔辉２

　朱占元１

　余　锐

１

（１．四川农业大学土木工程学院，四川都江堰　６１１８３０；２．西南交通大学土木工程学院，成都　６１００３１）摘　要：监测系统测得的信号经处理后，以各指标的变化量为基准，提出一种围绕指标变化量这一新型评判参数的状态评估理论。从各指标变化量的近似统计分布规律着手，依据置信度和置信区间的概念，提出一种新的状态等级划分方法。由于监测数据与状态等级划分的标准均为区间数，采用区间可拓评价理论建立桥梁结构状态评估模型。引入集值统计和重心决策理论将权重分为主观权重和客观权重来分别计算。最后，以菜园坝长江大桥主桥作为工程实例，利用理论及相应监测数据进行评估分析，结果表明菜园坝大桥整体运营状态良好，评定结果与实际情况吻合较好，故可认为此种评定理论较为合理，具有较好的工程实用性。关键词：状态评估；健康监测；状态等级；健康指标；健康置信区间ＤＯＩ：１０畅１３２０４／ｊ．ｇｙｊｚ２０１４０８０３３

ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＰＲＡＣＴＩＣＡＬＭＥＴＨＯＤＯＦＢＲＩＤＧＥＳＴＲＵＣＴＵＲＥＣＯＮＤＩＴＩＯＮＥＶＡＬＵＡＴＩＯＮ

ＢＡＳＥＤＯＮＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧＤＡＴＡ

ＷｅｉＺｈａｏｌａｎ

１，２

　ＰｕＱｉａｎｈｕｉ２　ＺｈｕＺｈａｎｙｕａｎ１　ＹｕＲｕｉ

１

（１畅ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｉｃｈｕａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄｕｊｉａｎｇｙａｎ６１１８３０，Ｃｈｉｎａ；２畅ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｅｄｔｈｅｓｉｇｎａｌｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｏｎｅｔｈｅｏｒｙｏｆｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆａｎｅｗｅｖａｌｕａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒ—ｉｎｄｅｘｖａｒｉａｔｉｏｎ．Ｏｎｅｎｅｗｃｏｎｄｉｔｉｏｎｇｒａｄｅｄｉｖｉｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｒｏｍａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｉｎｄｅｘｖａｒｉａｔｉｏｎ，ａｎｄａｓｐｅｒｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅｄｅｇｒｅｅａｎｄｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅｉｎｔｅｒｖａｌ．Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａａｎｄｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｏｆｃｏｎｄｉｔｉｏｎｇｒａｄｅｄｉｖｉｓｉｏｎｗｅｒｅａｌｌｉｎｔｅｒｖａｌｎｕｍｂｅｒｓ，ｉｎｔｅｒｖａｌｅｘｔｅｎｓｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｓｅｔ－ｖａｌｕｅｄｓｔａｔｉｓｔｉｃｓａｎｄｇｒａｖｉｔｙｃｅｎｔｅｒｂａｓｅｄｄｅｃｉｓｉｏｎｔｈｅｏｒｙｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｄｉｖｉｄｅｗｅｉｇｈｔｉｎｔｏｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅｗｅｉｇｈｔａｎｄｏｂｊｅｃｔｉｖｅ

ｗｅｉｇｈｔｔｏｍａｋｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｍａｉｎｂｒｉｄｇｅｏｆＣａｉｙｕａｎｂａＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＢｒｉｄｇｅｗａｓｔａｋｅｎｆｏｒｅｘａｍｐｌｅｔｏｄｏｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｂｙｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｙ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｍａｉｎｂｒｉｄｇｅｏｆＣａｉｙｕａｎｂａＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＢｒｉｄｇｅｗａｓｇｏｏｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔａｇｒｅｅｄｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈｅｂｒｉｄｇｅ’ｓａｃｔｕａｌ

ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｓｏｔｈｉｓｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｆｏｕｎｄｔｏｂｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｎｄｈａｄｇｏｏｄｐｒｏｊｅｃｔｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｇｒａｄｅ；ｈｅａｌｔｈｉｎｄｅｘ；ｈｅａｌｔｈｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅｉｎｔｅｒｖａｌ

倡四川省教育厅科研项目（１３ＺＢ０２９３）；铁道部科技研究开发计划———重大课题项目（２００８Ｇ０３２－１０）。

第一作者：魏召兰，女，１９８６年出生，博士，讲师。电子信箱：ｗｅｉｆｅｉ０７２２＠１６３．ｃｏｍ收稿日期：２０１３－１０－１７

桥梁结构长期在环境侵蚀、材料老化和车辆荷

载等因素的共同作用下将不可避免地导致结构的损伤积累和抗力衰减，从而影响结构正常使用，极端情况下可能引发灾难性的突发事故。因此，需采用科学有效的技术监测手段和评估方法，保证结构的安

全性、适用性与耐久性［１－２］

。目前，新建的大型结构，通常在工程建设的同时安装长期健康监测系统，

以监测和评价服役期的安全状况［３－４］

。在健康监测快速发展的同时也暴露出一些问题，如传感器采集的大量原始数据没有及时处理，导致数据积压、数据处理滞后及延迟报警等；即便信号得到处理，因没有合理的评估方法，使数据得不到运用。以往对状态评估的研究均集中在指标限值这点上，实际上由于大部分指标限值未知，导致直接用所测的指标进行

评定比较困难，基于此，本文以各指标的变化量为基准，提出了一种围绕指标变化量这一新型评判参数的状态评估理论。

１　基于监测数据状态评估理论

对结构进行健康监测，最终目标是要对结构进