(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211074191.7 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 浙大城市学院 地址 310000 浙江省杭州市拱 墅区湖州街 51号 (72)发明人 丁杨　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 万尾甜　韩介梅 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 7/00(2006.01) G06F 111/08(2020.01) G06F 119/02(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于贝叶斯优化和附加质 量的桥梁吊 杆损伤识别方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于贝叶斯优化和附加 质量法的桥梁吊杆损伤识别方法， 该方法包括： 首先在桥梁吊杆不同部位附加质量， 获取桥梁吊 杆在附加质量下的实测频率。 基于结构力学理论 建立刚度 ‑频率‑索力方程， 得到不同部位附加质 量作用下桥梁吊杆理论频率值； 以理论解和实测 值之间的误差作为目标函数， 考虑不同边界条 件、 环境误差的影响， 基于贝叶斯优化方法， 计算 吊杆刚度、 索力的损伤情况。 本发明能够快速且 准确的识别吊杆损伤情况， 能够用于大跨桥梁吊 杆安全状态评估。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115495845 A 2022.12.20 CN 115495845 A 1.一种基于贝叶斯优化和附加质量的桥梁吊杆损伤识别方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： 将桥梁吊杆划分n份， 即在桥梁吊杆 上存在n+1个节点； 桥梁吊杆m个节点(m≤n+1)处附加不同质量， 获取桥梁吊杆在附加质量下的实测频率 值； 基于结构力学理论建立刚度 ‑频率‑索力方程， 得到不同节点不同附加质量下桥梁吊杆 无损伤时其理论频率 值； 通过加速度计获取桥梁吊杆在附加质量下的实测频率 值； 以理论频率值和实测频率值之间的误差作为目标函数， 该目标函数是关于吊杆刚度、 索力损伤情况的函数， 基于贝叶斯优化方法求解目标函数最小， 获取吊杆刚度、 索力的损伤 情况。 2.根据权利要求1所述的基于贝叶斯优化和附加质量的桥梁吊杆损伤识别方法， 其特 征在于， 对桥梁吊杆按长度进行等分n个单元， 在桥梁吊杆m个节点处 附加不同质量(m<n+ 1)， 通过加速度计获取桥梁吊杆在附加质量下的实测频率 值； 3.根据权利要求1所述的基于贝叶斯优化和附加质量的桥梁吊杆损伤识别方法， 其特 征在于， 基于结构力学理论建立刚度 ‑频率‑索力方程， 得到不同部位附加质量作用下桥梁 吊杆频率值： 其中， M是全局质量矩阵； K是全局刚度矩阵， 其由n个单元刚度矩阵组成， 即K＝[K1, K2,…Kn]； KG是单位张力产生的几何刚度矩阵； | ·|为行列式； T为吊杆索力； fm为第m种附加 质量方法的实测 频率值， 共m种附加质量方法； θn为第n份桥梁吊杆刚度损伤， 其值在0 ‑1之 间； α 为桥梁吊杆索力损伤， 其值在0 ‑1之间； E为吊杆材料弹性模量； l为桥梁吊杆单元长度，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115495845 A 2其值为L/n， 其中L为桥梁吊杆总长度； 可见， 未知参数有n +1个， 而方程组少于n+1， 属于超参 数求解范畴。 4.根据权利要求1所述的基于贝叶斯优化和附加质量的桥梁吊杆损伤识别方法， 其特 征在于， 基于误差最小化原则建立关于损伤情况ξ 的目标函数： 其中， ξ为损伤参数值， 其包含刚度损伤和索力损伤， 即ξ＝{θ1, θ2,…, θn, α }； 是含 有未知参数的第i种附加质量方法的理论频率值， fi为第i种附加质量方法的实测频率值， 共m种附加质量方法。 5.根据权利要求4所述的基于贝叶斯优化和附加质量的桥梁吊杆损伤识别方法， 其特 征在于， 基于贝叶斯优化方法对目标函数进行超参数求 解： (1)首先从目标函数中随机提取的t ‑1个样本 (2)选取贝叶斯优化 算法中概 率提高函数求取当前最佳损伤参数值： ξ+＝argmax( μ( ξi)‑min(J( ξ1),...,J( ξt‑1))) (3)更新样本： 重复(2)‑(3)步骤， 直至迭代次数停止或者损伤参数值 不再更新。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115495845 A 3