桥梁结构健康监测海量数据预处理与挖掘分析

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文桥梁结构健康监测海量数据预处理与挖掘分析BridgeStructureHealthMonitoringMassDataPreprocessingandMiningAnalysis培养单位：土木工程学院专业领域：建筑与土木工程学生姓名：韩亚爽校内导师：张浩副教授校外导师：程凯书高工二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使

2、用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要摘要随着桥梁事业的飞速发展，桥梁的安全问题越来越受到人们的重

3、视，很多桥梁上建立了健康监测系统，可以通过传感器获取各种环境作用以及结构响应行为的信息，目前绝大多数桥梁的结构健康监测系统都具有完善的数据采集、传输以及存储功能，采集的大量数据中隐含了桥梁自身状态以及周围环境的丰富信息，对这些数据进行分析利用可以帮助人们实时了解桥梁的工作状态以及及时发现桥梁存在的问题，所以对桥梁健康监测系统采集数据的准确处理与合理利用是关键。本文首先针对上海吴淞大桥采集的海量监测数据进行预处理分析及研究，对常见的数据预处理问题进行了分析总结，并基于MATLAB软件编制相关程序，对吴淞大桥温度、挠度数据进行预处理，得到较为可靠完整的数据；且在此基础

4、上利用预处理后的数据进行预应力混凝土箱梁的温度分析以及温度与挠度的关联性分析。本文具体工作如下：(1)调查现有健康监测系统采集数据预处理与挖掘分析的现状，并且归纳总结各种数据预处理的方法以及对数据挖掘利用的情况；(2)对数据的各种预处理方法进行了理论分析，并以预应力混凝土连续梁桥—吴淞大桥的健康监测数据为实例，利用MATLAB软件编写程序代码，对数据进行了异常值剔除、缺失值补全、数据趋势项提取以及数据平滑及标准化处理等预处理工作。(3)在数据预处理的基础上进行温度监测数据分析，得到了箱梁温度日变化曲线以及年均温度变化曲线的方程表达式；提出了天气因素对监测温度分布的

5、影响，并探索了晴、雨、阴三种不同天气的外界温度作用下混凝土箱梁竖向温度场的分布特征；(4)分析了引起桥梁挠度长期变形的因素。对外界大气温度与跨中挠度进行关联分析，发现温度与挠度互相关函数存在一个约为24h的变化周期，进而研究了日温度与跨中挠度的关联关系。关键词：桥梁健康监测；数据预处理；MATLAB；监测温度分析；挠度关联性分析AbstractAbstractWiththevigorousdevelopmentofBridges,thesafetyissueofbridgesisgettingmoreandmoreattention.Alotofbridgehea

6、lthmonitoringsystemisestablished,whichcangettheinformationofstructuralresponsebehaviorthroughsensorsinvariousenvironments.Atpresent,mostbridgestructurehealthmonitoringsystemhasperfectdatacollection,transmissionandstoragefunction.Thus,thelargeamountofdatawascollectedanditimpliestherich

7、informationofthebridge'sstateandsurroundingenvironment.Theanalysisandutilizationofthesedatacanhelppeopletounderstandtheworkingstatusofthebridgeinrealtimeandtofindouttheproblemsofthebridgeintime.Therefore,itiscrucialtodealwiththesedataaccuratelyandrationally.Inthispaper,themassivemonit

8、oring