申请/专利权人：北京交通大学

申请日：2021-12-01

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN114139381B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F111/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2022.03.22#实质审查的生效;2022.03.04#公开

摘要：本发明提供了一种考虑桩土参数不确定性的桩基础损伤普查和评估方法。该方法包括：采集桩基础施工之前的场地地质数据和列车引起的振动数据；采集土参数随机分布样本，采集桩参数随机分布样本；基于具有理想匹配层的薄层法和容积法联合建立车‑桥‑桩‑土动力相互作用理论分析模型；利用车‑桥‑桩‑土动力相互作用理论分析模型求解出基础承台的动力响应和桩基础周围场地的地面振动响应，通过深度学习算法获取桩基础的损伤评估及普查分析结果。本发明在空间上考虑了桩基础周围土参数以及桩本身参数的不确定性，利用随机分布样本使车‑桥‑桩‑土动力相互作用模型有了概率意义，通过桩基础损伤概率分布曲线进行损伤的评估和普查。

主权项：1.一种考虑桩土参数不确定性的桩基础损伤普查和评估方法，其特征在于，包括：采集桩基础施工之前的场地地质数据和列车引起的振动数据；采集土参数随机分布样本，采集桩参数随机分布样本；基于具有理想匹配层的薄层法和容积法联合建立车-桥-桩-土动力相互作用理论分析模型；将所述场地地质数据和列车引起的振动数据、土参数随机分布样本和桩参数随机分布样本作为所述车-桥-桩-土动力相互作用理论分析模型的输入，求解出基础承台的动力响应和桩基础周围场地的地面振动响应；基于所述基础承台的动力响应和桩基础周围场地的地面振动响应通过深度学习算法获取桩基础的损伤评估及普查分析结果；所述的采集土参数随机分布样本，包括：选取场地土层的弹性模量作为随机变量，考虑该随机变量随深度的随机分布和随地勘资料试验观测数据的不确定性，建立场地土的先验概率分布模型，通过场地土标准贯入试验或多通道表面波分析现场测试数据对所述先验概率分布模型进行优化，通过优化后的先验概率分布模型利用贝叶斯定理和马尔科夫链-蒙特卡洛模拟，得到多个符合后验分布的土参数随机分布样本；所述的采集桩参数随机分布样本，包括：分别将桩基础的弹性模量、损伤沿桩长的分布和损伤的程度作为随机变量，利用所述随机变量根据单根桩的损伤、多根桩的损伤借助马尔可夫链-蒙塔卡洛模拟分析获得考虑多随机变量的桩参数随机样本，根据桩参数随机样本对桩基础损伤进行分级；所述的将所述场地地质数据和列车引起的振动数据、土参数随机分布样本和桩参数随机分布样本作为所述车-桥-桩-土动力相互作用理论分析模型的输入，求解出基础承台的动力响应和桩基础周围场地的地面振动响应，包括：所述车-桥-桩-土动力相互作用理论分析模型包含了上部的车辆-桥梁-桥墩子模型和下部的承台-桩基础-场地土子模型，对于上部子模型，将车辆模型中的轮对、转向架和车体均看作刚体，轮对仅考虑沉浮运动，车体和转向架考虑沉浮和点头运动，同时考虑轮轨密贴模型；将所述桩基础施工之前的场地地质数据和列车引起的振动数据、土参数随机分布样本和桩参数随机分布样本作为车-桥-桩-土动力相互作用理论分析模型的输入，根据轨道不平顺构造车桥时变系统的虚拟激励输入形式，通过分离迭代法对车桥时变系统运动方程进行求解，获得经桥墩传递到桩基础承台上激振力、桩基础承台的动力响应和桩基础周围场地的地面振动响应；对于下部的桩基础和场地土模型，利用具有理想匹配层的薄层法和容积法考虑土的弹性模量的随机性和桩的弹性模量的随机性，将上部结构得到的桩基础承台的动力响应、桩基础周围场地的地面振动响应输入到下部的桩基础和场地土模型，计算出桩-土动力阻抗函数的概率分布、桩基础承台和周围场地任意位置处的动力响应概率分布；所述的基于所述基础承台的动力响应和桩基础周围场地的地面振动响应通过深度学习算法获取桩基础的损伤评估及普查分析结果，包括：分别选取所述桩基础承台的动力响应、桩基础周围场地的地面振动响应作为指标，利用列车引起的大量现场振动测试数据和理论分析数据，作为深度学习算法的样本参数，通过深度学习中的随机森林算法获得用来评估桩基础损伤的概率分布曲线1和概率分布曲线2；所述概率分布曲线1是以桥梁桩基础承台的动力响应为衡量指标，以承台振动频率为横坐标，以承台振动频谱为纵坐标，根据桩基础的损伤分级给出多条交叉的具有95％置信区间的阈值曲线；所述概率分布曲线2是以桩周场地地面振动响应为衡量指标，以场地振动频率为横坐标，以场地振动频谱为纵坐标，根据桩基础的损伤分级给出多条交叉的具有95％置信区间的阈值曲线。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京交通大学 一种考虑桩土参数不确定性的桩基础损伤普查和评估方法

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