灰色系統(tǒng)理論在橋梁撓度檢測(cè)中的應(yīng)用
橋梁在一個(gè)國(guó)家的交通運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要位置。橋梁的安全檢測(cè)和數(shù)據(jù)采集是保證橋梁安全運(yùn)營(yíng)的重要手段,通過(guò)檢測(cè)技術(shù)可以及時(shí)掌握橋梁的運(yùn)營(yíng)狀況,測(cè)定橋梁幾何尺寸的變化和大小,收集橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的整體線形變化的數(shù)據(jù),了解橋梁維護(hù)、修繕和重建的先后順序。
隨著交通事業(yè)的發(fā)展,需要修建更多的大跨度橋梁以跨越大江、大河和海灣,混凝土橋是比較經(jīng)濟(jì)合理的方案?,F(xiàn)代混凝土橋如連續(xù)剛構(gòu)橋、拱橋和斜拉橋等,多采用自架設(shè)體系施工,即將橋梁的上部構(gòu)造分節(jié)段或分層進(jìn)行施工,后期節(jié)段或后層靠已澆節(jié)段或已澆層來(lái)支撐,逐步完成全橋的施工,也就是無(wú)支架而靠自身結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工。撓度變形以及影響撓度變形的很多因素,由于其本身的復(fù)雜性,人們無(wú)法確切地進(jìn)行度量,因而可以認(rèn)為它們是一種灰色量。由于灰色系統(tǒng)理論在公路測(cè)量和橋梁檢測(cè)方而有著廣泛的應(yīng)用,采用灰色系統(tǒng)理論來(lái)進(jìn)行檢測(cè),從理論上來(lái)說(shuō)具有一定的可行性,但如何建立模型,檢測(cè)的效果如何,則需要通過(guò)計(jì)算分析才能確定。本文以某橋施工過(guò)程中的撓度監(jiān)測(cè)為例,進(jìn)行灰色系統(tǒng)理論在橋梁撓度檢測(cè)的應(yīng)用分析。
1、橋梁撓度分析
對(duì)任意點(diǎn),橋梁撓度是該點(diǎn)在兩個(gè)不同時(shí)間和兩個(gè)不同工況下同一點(diǎn)的高程差。理論上可采取當(dāng)前工況與參考工況的絕對(duì)高差求差計(jì)算。參考工況可為初始工況(零工況)或試驗(yàn)過(guò)程中的任意一個(gè)工況。兩個(gè)條件下的標(biāo)高變化,精確檢測(cè)其量值有時(shí)比較困難。一般認(rèn)為,只有實(shí)際檢測(cè)中的最大誤差超過(guò)被測(cè)量值的1/3時(shí),誤差與變化將難以區(qū)分。如將撓度變化檢測(cè)敏感度(檢測(cè)值)確定為lmm,則測(cè)量誤差不應(yīng)大于0.3mm。原則上每次測(cè)量可以使用不同的方法,但是必需要有長(zhǎng)期、固定、統(tǒng)一的參考點(diǎn)(基點(diǎn)),并且能夠控制精度,才能檢測(cè)出微小的撓度變化信號(hào),并進(jìn)行有效的對(duì)比。固定基點(diǎn)要盡量接近檢測(cè)點(diǎn)。用于長(zhǎng)期觀測(cè)的基點(diǎn),應(yīng)保持長(zhǎng)期穩(wěn)定且標(biāo)高不變。
2、灰色系統(tǒng)概述
灰色系統(tǒng)理論以“部分信息己知,部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對(duì)象,主要通過(guò)對(duì)“部分”已知信息的生成、開(kāi)發(fā),提取有價(jià)值的信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律的正確描述和有效控制。灰色系統(tǒng)理論用灰數(shù)、灰色方程、灰色矩陣等來(lái)描述,其中灰數(shù)是灰色系統(tǒng)的基本單元。
在控制論中,如果線性系統(tǒng)的行為變量為2個(gè)以上,則可構(gòu)造一般的狀態(tài)方程,其系統(tǒng)特征方程具有解析解。若行為變量多于3個(gè),則盡管仍然有一般狀態(tài)方程,可是系統(tǒng)特征方程不一定具有解析解,其系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為往往得通過(guò)數(shù)值解方法來(lái)處置。
若系統(tǒng)動(dòng)態(tài)用一組GM(1,N)模型描述,這些模型發(fā)源于一個(gè)GM(1,1)模將這個(gè)GM(1,1)模型的預(yù)測(cè)值代入下一個(gè)GM(1,N),使其轉(zhuǎn)化為GM(1,1),這樣逐步遞推計(jì)算,最后獲得所有行為變量的預(yù)測(cè)值,則稱(chēng)為多變量灰微分方程組的GM(1,1)嵌套解法。這種解法的灰預(yù)測(cè)稱(chēng)為系統(tǒng)灰預(yù)測(cè)(SystematicGreyPrediction)。
3、灰色系統(tǒng)理論在橋梁撓度檢測(cè)的應(yīng)用
3.1工程簡(jiǎn)介
某橋是廣東一條重要通道,預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋位于輔航道上,簡(jiǎn)稱(chēng)輔航道橋,全長(zhǎng)270米,該橋的橋型布置示意圖見(jiàn)圖1。
圖1某橋輔航道橋橋型布置示意圖
在施工過(guò)程中,溫度對(duì)長(zhǎng)懸臂箱梁的撓度影響較大,這種影響通過(guò)對(duì)長(zhǎng)懸臂箱梁撓度長(zhǎng)期的觀測(cè),已經(jīng)有了定性的認(rèn)識(shí),即溫度降低,箱梁上撓,上撓的幅度隨長(zhǎng)度的增加而增大;溫度上升,箱梁下?lián)?,下?lián)系姆入S長(zhǎng)度的增加而增大。但是究竟溫度每變化一度,懸臂箱梁的撓度變化有多大,還沒(méi)有“量”的概念,只有掌握了溫度對(duì)撓度影響“量”的規(guī)律,才能在各種溫度下觀測(cè)的箱梁撓度中,剔除溫度變化的影響部分,從而使觀測(cè)的撓度真正地反映實(shí)際的變形,并在箱梁施工放樣中考慮溫度變化的影響。
3.2不考慮溫度變化影響情況下箱梁撓度值的擬合與檢測(cè)
按照掛籃懸臂澆筑法的施工流程,每一塊箱梁的施工分掛籃前移、澆筑混凝土和預(yù)應(yīng)力張拉三個(gè)施工階段,每一個(gè)施工階段完成后都要觀測(cè)撓度。外業(yè)觀測(cè)一般都在日出之前一個(gè)小時(shí)之內(nèi)完成,這個(gè)時(shí)間段內(nèi)溫度變化很小,因而可以不考慮溫度變化的影響。任取11號(hào)墩澆筑19號(hào)塊箱梁混凝土后,右幅橋10-18號(hào)塊箱梁上水方向監(jiān)測(cè)點(diǎn)的撓度數(shù)據(jù)為例,見(jiàn)表l。
表111號(hào)墩10號(hào)塊箱梁混凝土后實(shí)測(cè)撓度
注:表中負(fù)號(hào)表示下?lián)稀?
為了便于比較,取10-18號(hào)塊箱梁的實(shí)測(cè)撓度數(shù)據(jù)為建模數(shù)據(jù)(即以10號(hào)塊為當(dāng)前塊),預(yù)測(cè)11-18號(hào)塊箱梁的撓度,并與實(shí)測(cè)值相比較。從表中可以看出,撓度數(shù)值隨著懸臂的增長(zhǎng)而增大。
3.3考慮溫度變化影響情況下箱梁撓度值的擬合與檢測(cè)
溫度對(duì)撓度的影響較為復(fù)雜,為減小溫度變化對(duì)撓度的影響,撓度觀測(cè)一般都選在早上日出之前,但隨著施工季節(jié)的變化,日平均氣溫隨之發(fā)生變化,有時(shí)天氣的突然變化也會(huì)引起氣溫的變化,因此既使都是日出之前觀測(cè),不同箱梁塊同一施工階段撓度觀測(cè)時(shí)的溫度相差也很大,根據(jù)不同箱梁塊同一施工階段的撓度預(yù)測(cè)待施工箱梁塊的撓度必須考慮溫度的影響。灰色關(guān)聯(lián)分析是灰色系統(tǒng)理論中進(jìn)行系統(tǒng)因素分析的重要組成部分。
任取19號(hào)墩東邊跨右幅橋上水點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)為例,以澆筑21-29號(hào)塊箱梁混凝土?xí)r,其前一塊箱梁產(chǎn)生的撓度為建模數(shù)據(jù),以溫度、懸臂長(zhǎng)和懸臂重量為關(guān)聯(lián)因子,計(jì)算關(guān)聯(lián)度,分析這三個(gè)因素對(duì)撓度的影響程度。由于澆筑混凝土?xí)r箱梁都下?lián)希瑸橛?jì)算方便直接取撓度值的絕對(duì)值,不影響實(shí)際分析,實(shí)際建模數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
表219號(hào)墩東邊跨右幅橋上水點(diǎn)撓度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
灰色關(guān)聯(lián)度利用因子序列與系統(tǒng)行為序列的幾何接近程度,來(lái)衡量因子對(duì)系統(tǒng)行為的貢獻(xiàn)測(cè)度,在計(jì)算之前,可以通過(guò)圖形直觀的分析這三個(gè)因子序列與撓度序列的關(guān)系。為便于比較,將原始數(shù)據(jù)作初值化處理后繪于同一個(gè)圖中,見(jiàn)圖2。
圖2溫度、懸臂長(zhǎng)、懸臂重量與撓度曲線圖
灰色系統(tǒng)理論通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的生成,來(lái)弱化數(shù)據(jù)的隨機(jī)性,凸現(xiàn)其規(guī)律性,在數(shù)據(jù)量少時(shí)有優(yōu)勢(shì),當(dāng)人工采集變形數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)采集受客觀條件限制時(shí),可采用灰色系統(tǒng)理論模型,以減輕外業(yè)觀測(cè)的工作量,并得到較好的檢測(cè)效果。
建筑資質(zhì)代辦咨詢熱線:13198516101
標(biāo)簽:應(yīng)用、橋梁撓度、檢測(cè)、灰色系統(tǒng)
版權(quán)聲明:本文采用知識(shí)共享 署名4.0國(guó)際許可協(xié)議 [BY-NC-SA] 進(jìn)行授權(quán)
文章名稱(chēng):《灰色系統(tǒng)理論在橋梁撓度檢測(cè)中的應(yīng)用》
文章鏈接:http://www.kaputelugumatrimony.com/18585.html
該作品系作者結(jié)合建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、政府官網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識(shí)整合。如若侵權(quán)請(qǐng)通過(guò)投訴通道提交信息,我們將按照規(guī)定及時(shí)處理。
- 地基基礎(chǔ)工程三級(jí)資質(zhì)轉(zhuǎn)讓流程
- 重慶勞務(wù)派遣資質(zhì)轉(zhuǎn)讓
- 精工鋼構(gòu)競(jìng)得總承包特級(jí)資質(zhì)企業(yè)…
- 高樓無(wú)塔供水設(shè)備施工現(xiàn)場(chǎng)的安全…
- 渦流檢測(cè)
- 汽機(jī)隊(duì)長(zhǎng)“紅線”及防范措施
- 起重設(shè)備安裝施工二級(jí)專(zhuān)業(yè)承包企…
- 使用氧氣瓶注意事項(xiàng)
- 電動(dòng)新能源環(huán)衛(wèi)車(chē)頗有成為環(huán)衛(wèi)事…
- 關(guān)于電子商務(wù)中的網(wǎng)絡(luò)信息安全