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申请/专利权人：山东鹏程路桥集团有限公司;山东高速集团有限公司创新研究院;济宁济邹高速公路有限责任公司;山东高速工程检测有限公司;山东昊坤交通建设有限公司

摘要：本发明公开了基于机器学习的双塔斜拉桥全寿命周期安全管控系统，涉及桥梁安全管控技术领域，通过获取双塔斜拉桥的各荷载监测点位和各吊索监测点位，对各荷载监测点位和各吊索监测点位的结构安全信息进行监测分析，得到各监测点位的结构安全管控计量值，并筛分出各异常的荷载监测点位和各异常吊索监测点位并进行预警提示，实现对荷载监测点位和吊索监测点位的结构健康状况提供精准把控，降低了桥梁的维护成本，有利于减少事故发生的风险，能够实时掌握桥梁的结构安全情况，及时发现潜在的安全隐患，提高双塔斜拉桥的安全性能和管理水平，延长双塔斜拉桥的使用寿命。

主权项：1.基于机器学习的双塔斜拉桥全寿命周期安全管控系统，其特征在于，包括：BIM模型构建模块，用于收集双塔斜拉桥的设计参数构建BIM模型，并对双塔斜拉桥进行监测点位布设，得到双塔斜拉桥的各荷载监测点位以及各吊索监测点位；结构安全管控模块，用于对双塔斜拉桥的各荷载监测点位以及各吊索监测点位的结构安全信息进行监测分析，得到双塔斜拉桥的各荷载监测点位以及各吊索监测点位的结构安全管控计量值；结构服役性能评估模块，用于监测分析双塔斜拉桥的运营信息，分析得到双塔斜拉桥的结构安全管控阈值数据，并根据双塔斜拉桥的各荷载监测点位以及各吊索监测点位的结构安全管控计量值筛分双塔斜拉桥的异常荷载监测点位和异常吊索监测点位，进行预警提示；所述双塔斜拉桥的设计参数包括设计图纸、结构参数、材料信息；所述双塔斜拉桥的各荷载监测点位以及各吊索监测点位的结构安全管控计量值，具体分析过程为：设置监测周期，在监测周期中布置若干监测时间点，在各监测时间点对双斜塔拉桥的各荷载监测点位的结构安全信息进行监测，包括水平位移、垂直位移以及振幅，经处理得到双塔斜拉桥的各荷载监测点位的结构安全计量值；在各监测时间点中对双斜塔拉桥的各吊索监测点位的结构安全信息，包括应变值、风速和表面温度，经处理得到双塔斜拉桥的各吊索监测点位的结构安全计量值；所述双塔斜拉桥的各荷载监测点位的结构安全计量值表示通过对双塔斜拉桥的各荷载监测点位的结构安全信息进行监测分析，得到的用于评估双塔斜拉桥的各荷载监测点位的安全稳定性的量化结果；所述双塔斜拉桥的各吊索监测点位的结构安全计量值表示通过对双塔斜拉桥的各吊索监测点位的结构安全信息进行监测分析，得到的用于评估双塔斜拉桥的各吊索监测点位的安全稳定性的量化结果；所述得到双塔斜拉桥的结构安全管控阈值数据，具体过程为：在监测周期中监测双塔斜拉桥的运营信息，包括双塔斜拉桥的车辆总流量、行人总流量以及斜拉桥的最高总索力，并提取双塔斜拉桥的投入运行年份，经处理得到双塔斜拉桥的周期运营表征系数；根据双塔斜拉桥的周期运营表征系数，并与双塔斜拉桥数据库中存储的各周期运营表征阈值区间对应的第一荷载结构安全计量阈值以及第二吊索结构安全计量阈值进行比对，得到双塔斜拉桥的第一荷载结构安全计量阈值以及第二吊索结构安全计量阈值；第一荷载结构安全计量阈值和第二吊索结构安全计量阈值具体获取过程为：收集双塔斜拉桥的历史数据；所述双塔斜拉桥的历史数据包括荷载、振幅、温度、湿度、风速、结构变形数据、桥梁安全性相关的维修记录和事故数据，并对数据进行特征工程处理，包括特征选择、特征变换和特征合成，提取与安全计量阈值相关的特征历史数据；特征历史数据包括：荷载数据、梁结构振动的历史记录；对特征历史数据进行清洗、归一化、处理缺失值预处理操作导入机器学习模型中，再建立第一荷载结构安全计量阈值和第二吊索结构安全计量阈值的预测模型，并将训练好的模型应用到历史数据中，预测得到第一荷载结构安全计量阈值和第二吊索结构安全计量阈值；将双塔斜拉桥的第一荷载结构安全计量阈值以及第二吊索结构安全计量阈值联合作为双塔斜拉桥的结构安全管控阈值数据；所述双塔斜拉桥的各荷载监测点位的结构安全计量值，具体分析条件为： 式中，δj表示双塔斜拉桥的第j个荷载监测点位的结构安全计量值，X1j→i表示第i个监测时间点中第j个荷载监测点位的水平位移，Y2j→i表示第i个监测时间点中第j个荷载监测点位的垂直位移，Z3j→i表示第i个监测时间点中第j个荷载监测点位的振幅，α1表示设定的单位水平位移对应的安全影响因子，α2表示设定的单位垂直位移对应的安全影响因子，ΔZ表示双塔斜拉桥数据库中存储的荷载点位界定振幅，α3表示设定的振幅对应的修正因子，e表示自然常数，j表示各荷载监测点位的编号，j＝1,2,3,...,m，m表示荷载监测点位的总数，i表示各监测时间点的编号，i＝1,2,3,...,n，n表示监测时间点的总数；所述双塔斜拉桥的各吊索监测点位的结构安全计量值，具体分析条件为： 式中，βk表示双塔斜拉桥的第k个吊索监测点位的结构安全计量值，Q1k→i表示第i个监测时间点第k个吊索监测点位的应变值，E2k→i表示第i个监测时间点第k个吊索监测点位的风速，T3k→i表示第i个监测时间点第k个吊索监测点位的表面温度，ΔQ表示设定的参照应变值，ΔE表示设定的参照风速，ΔT表示设定的参照表面温度，γ1表示设定的应变值对应的补偿因子，γ2表示设定的风速对应的补偿因子，γ3表示设定的表面温度对应的补偿因子，k表示各吊索监测点位的编号，k＝1,2,3,...,b，b表示吊索监测点位的总数，i表示各监测时间点的编号，i＝1,2,3,...,n，n表示监测时间点的总数。

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