小議土木工程建筑物變形的預報技術(shù)論文

　　眾所周知，因變形體具有極其多樣和復雜的變形機理，故在實(shí)際研究當中，為能夠有效模擬、逼近以及準確揭示出變形體的變形規律和動(dòng)態(tài)特征，必須運用有效模型這種研究手段，這對于災害的防治及相關(guān)工程的設計，都有極其重要的作用�？偟目磥�(lái)，處理和分析變形數據、及對各方面變形進(jìn)行物理解釋和預報，這就是變形分析所涉及的主要研究?jì)热�；據此，可把變形分為兩部分：即變形的幾何分析和變形的物理解釋�?/p>

　　一、變形的物流解釋方法

　　這種方法最為主要的目的就是把變形體的變形及變形的形成原因之間的關(guān)系建立起來(lái)，并對其中的變形成因進(jìn)行相應的解釋?zhuān)�主要有以下這幾種方法：

　　1統計分析法。通過(guò)回歸模型的建立，對所觀(guān)測的效應量（變形）及原因量（影響因素）之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，來(lái)完成荷載-變形之間關(guān)系數學(xué)模型的建立。具有“后驗”性質(zhì)的統計分析法，在當前變形成因分析法當中應用得比較廣泛；因具有不確定性和多樣性，這是變形因素所固有的特性，再加上自身有限的觀(guān)測資料，故對于回歸分析建模的準確性帶來(lái)了極大的影響。對于回歸分析模型來(lái)說(shuō)，其具有多種類(lèi)型。

　　2確定函數法。這種方法主要采用有限元法，通過(guò)一定的假設條件，結合變形體相關(guān)的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)，基于應力與應變之間的關(guān)系把荷載與變形之間的函數模型建立起來(lái)，再應用所構建的函數模型來(lái)對變形體在一定荷載作用下可能發(fā)生的變形進(jìn)行預報。這個(gè)具有“先驗”性質(zhì)的函數模型，在相關(guān)物料概念方面，具有比統計模型來(lái)得更準確的優(yōu)勢，但也因存在著(zhù)比較大的計算工作量，故對于用來(lái)計算的數據具有比較特殊的規定。

　　3混合模型法�；�于確定性模型和統計模型這兩種模型而發(fā)展起來(lái)的。若原音量與效應量具有較明確的關(guān)系，則進(jìn)行計算以FEM,Finite,Element,Method（有限元法）為主，若對于這類(lèi)原音量：①有關(guān)它們之間的函數關(guān)系，即使應用相應的物理理論進(jìn)行計算也無(wú)法給予確定、②與效應量具有不很確定的關(guān)系，則應采用統計模式來(lái)進(jìn)行分析，在此基礎上再跟實(shí)際值加以擬合而把模型建立起來(lái)。例如，我國曾有學(xué)者在進(jìn)行壩體形態(tài)分析過(guò)程中，應用混合模型分析法進(jìn)行分析，獲得了比較理想的效果。此外，在應用混合模型進(jìn)行建筑物變形分析和預報過(guò)程中，還可應用反分析法；這種反分析是在把系統識別理論進(jìn)行仿效的基礎上，以正分析成果為其證據，來(lái)進(jìn)行相應的理論分析，通過(guò)反求來(lái)把建筑物及周?chē)�材料的參數、相關(guān)規律及信息等向建筑物相關(guān)設計單位、施工單位進(jìn)行反饋，以達到對建筑物進(jìn)行變形監測的目的。

　　二、變形的幾何分析方法

　　1時(shí)間序列分析。相關(guān)研究表明，在變形監測過(guò)程中，因來(lái)自于某個(gè)測點(diǎn)上的一系列觀(guān)測量正常會(huì )構成一個(gè)具有離散特點(diǎn)的隨機時(shí)間序列，故可基于時(shí)間序列分析法來(lái)把ARMA（p階自回歸q階滑動(dòng)平均模型）建立起來(lái)。相關(guān)實(shí)踐表明，以趨勢函數模型+ARMA或者動(dòng)態(tài)數據系統進(jìn)行組合來(lái)來(lái)完成模型構建會(huì )獲得更好的效果，這二者（即趨勢函數模型+ARMA和動(dòng)態(tài)數據系統）將分別達到這兩個(gè)作用：第一，把非平穩相關(guān)序列向平穩相關(guān)系列進(jìn)行轉變；第二，有關(guān)隨機動(dòng)態(tài)系表達式的尋求過(guò)程可通過(guò)建模來(lái)進(jìn)行處理；由于系統輸出的特征及狀態(tài)均集中在模型參數，故可對變形成因進(jìn)行解釋?zhuān)�在此基礎上再對建筑物的變形進(jìn)行預報。如果考慮到粗差所帶來(lái)的影響，則可把穩健時(shí)間序列分析法加以引入，并完成模型的構建；若時(shí)間序列屬于比較小的數據量，則進(jìn)行建�？蓱�用灰色系統理論來(lái)操作，以累加生成法來(lái)加工原始數據，使其變成生成數列，以達到誰(shuí)繼續減弱、規律性增強的良好效果。在進(jìn)行時(shí)序分析過(guò)程中，通常先對單測點(diǎn)進(jìn)行分析，如果能以多點(diǎn)關(guān)聯(lián)變形分析法來(lái)對各測點(diǎn)之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，則對建筑物的監測分析和預報將獲得更好效果。

　　2頻譜分析法。對于變形時(shí)間序列，若具有周期性變化特征，諸如大壩的水平位移就具有一定的周期性特征，則可應用Fourier（付立葉）變換把時(shí)域信息向頻域進(jìn)行轉化并加以分析，在此基礎上，把各個(gè)諧波頻率的振幅計算出來(lái)，并把最大振幅所對應的主頻確定出來(lái)，這樣就可完成變形變化周期的確定。若輸出為測點(diǎn)的變形，輸入為跟測點(diǎn)有關(guān)的環(huán)境量，通過(guò)估計頻率響應函數、響應譜函數及其相關(guān)的函數，就可把輸出與輸入之間的相關(guān)性求得出來(lái)，以此把對變形產(chǎn)生影響的主要因子找出來(lái)，從而可對建筑物的變形成因進(jìn)行相應的物理解釋?zhuān)�在此基礎上并對建筑物的變形進(jìn)行相應的預報。

　　3小波分析法�？茖W(xué)的發(fā)展，促使了自然、社會(huì )等多學(xué)科的相互交叉，從而形成了小波理論這一多學(xué)科交叉結晶，在當前被廣泛應用于各種工程和科研之中；應用這種分析方法，可在時(shí)頻域局部信號中完成有效信息的提取，再運用離散小波變換來(lái)進(jìn)行分解和重構變形觀(guān)測數據，這樣就把誤差進(jìn)行有效分離，能對局部變形特征及整體變形趨勢進(jìn)行更好的反映和體現。相比于付立葉變換，可發(fā)現小波分析法與之較為相似，有關(guān)周期性的變形，應用小波變換同樣可進(jìn)行準確探測；在動(dòng)態(tài)變形分析中，若采用小波分析法，則可把基于小波的多分辨卡爾曼濾波模型成功地構造出來(lái)，為土木工程建筑物的變形分析及預報提供了良好的條件。

　　三、結束語(yǔ)

　　總之，進(jìn)行土木工程建筑物變形分析和預報，這是一項相當復雜的系統工程；總結和歸納變形分析在各種土木工程建筑物所進(jìn)行的大量實(shí)踐及所取得的研究成果，在此基礎上，進(jìn)一步對土木工程建筑物變形分析與預報技術(shù)進(jìn)行更為深入的研究和總結，這對于確保我國各類(lèi)土木建筑物的安全、促進(jìn)我國建筑事業(yè)的持續穩定發(fā)展均具有極其重要的作用。

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