桥梁结构健康监测的研究正逐渐成为近年来国内外学术界、工程界关注的热点。健康监测的数据往往是海量的,因此,数据分析是桥梁实时健康监测研究工作中的重要环节,分析不仅需要准确性,还需要及时性。桥梁的安全性评估与预测是建立在数据分析的基础上的。本文根据钱江四桥实时健康监测结果,在桥梁健康监测数据模式分析与模型预测等方面作了初步探讨。 首先,本文简要介绍了钱江四桥实时健康监测系统,对系统运行一年多来的数据进行分析,对动态监测数据采用功率谱分析方法,获取结构的共振峰频率,并与有限元动力计算结果进行比较,发现两者符合较好。 其次,对拱脚应变、吊杆和预应力索拉力、系梁挠度等监测数据采用统计模式分析方法,建立起各监测数据的温度模式、风速模式、时间模式,其中对拱脚应变还建立了时间年模式。从中可以看出监测数据随环境变化的规律,把它与由结构损伤引起的变化区别开来,有助于结构损伤分析。 最后,本文采用时间序列分析方法和灰色理论,为钱江四桥实时健康监测系统的部分监测数据建立了多个数学模型,主要包括AR模型、ARMA模型、ARIMA模型,GM(1,1)模型,并利用这些模型进行了预测,最后将各种模型的预测结果作了比较。结果表明,灰色模型只需要少量原始信息,而且它的短期预测效果优于时间序列模型;随着预测步长的加大,各种模型的预测效果会变差。