(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 202210909054.4 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 （深圳） 地址 518000 广东省深圳市南 山区桃源街 道深圳大 学城哈尔滨工业大 学校区 (72)发明人 卢伟　滕军　何翼展　朱焰煌　 (74)专利代理 机构 北京细软智谷知识产权代理 有限责任公司 1 1471 专利代理师 涂凤琴 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 119/14(2020.01)G06F 111/08(2020.01) (54)发明名称 一种基于响应预测的结构施工卸载监控方 法和装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于响应预测的结构施 工卸载监控方法和装置， 涉及土木工程技术领 域。 其中， 所述方法包括： 利用回归方法建立监控 响应对结构位形的影响关系； 根据影 响关系与监 控响应对结构位形进行预测； 使用均匀试验设计 法优化结构位形预测范围。 本发 明以结构监测点 位移为依据判断结构位形， 以监控构件弹性模量 变化进行均匀试验设计， 结构位形的判断基于实 时监测数据或全 过程模拟分析， 均匀试验设计基 于全过程模拟分析， 二者共同预测并优化结构位 形的范围大小， 保证结构位形符合施工监控要 求。 权利要求书1页 说明书12页 附图1页 CN 115310180 A 2022.11.08 CN 115310180 A 1.一种基于响应预测的结构施工卸载监控方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S10： 利用回归方法建立 监控响应对结构位形的影响关系； S20： 根据影响关系与监控响应对结构位形进行 预测； S30： 使用均匀试验设计法优化结构位形 预测范围。 2.根据权利要求1所述的基于响应预测的结构施工卸载监控方法， 其特征在于， 所述影 响关系为 监控响应增量对结构位形增量的影响关系， 且所述影响关系为多元非线性关系。 3.根据权利要求1所述的基于响应预测的结构施工卸载监控方法， 其特征在于， 所述 回 归方法为高斯回归方法。 4.根据权利要求3所述的基于响应预测的结构施工卸载监控方法， 其特征在于， 所述高 斯回归方法是利用基于贝叶斯推断的条件概 率求解结构位形的发生 概率。 5.根据权利要求1所述的基于响应预测的结构施工卸载监控方法， 其特征在于， 所述步 骤S20具体包括： S21： 利用已知力学体系下的监控响应数据与结构位形数据建立监控响应对结构位形 的影响关系； S22： 利用监控响应数据与影响关系进行 结构位形 预测。 6.根据权利要求1所述的基于响应预测的结构施工卸载监控方法， 其特征在于， 所述均 匀试验设计法使用有限元模型， 并通过改变构件弹性模量分析确定结构位形变化范围。 7.根据权利要求6所述的基于响应预测的结构施工卸载监控方法， 其特征在于， 所述均 匀试验设计法为 考虑构件在多种情况 下的刚度误差的试验设计方法。 8.根据权利要求7所述的基于响应预测的结构施工卸载监控方法， 其特征在于， 所述结 构位形预测范围为多种所述刚度误差组合下的结构节点位形预测的最大值和 最小值组成 的区间。 9.根据权利要求1 ‑8任一项所述的基于响应预测的结构施工卸载监控方法， 其特征在 于， 对于所述结构位形 的预测基于实测 监控响应或全过程模拟分析数据， 所述均匀试验设 计基于全过程模拟分析 数据。 10.一种基于响应预测的结构施工卸载监控装置， 应用于权利要求1所述的基于响应预 测的结构施工卸载监控方法， 其特 征在于， 所述装置包括： 影响关系建立模块， 用于利用回归方法建立 监控响应对结构位形的影响关系； 结构位形 预测模块， 用于根据影响关系与监控响应对结构位形进行 预测； 预测范围优化模块， 用于使用均匀试验设计法优化结构位形 预测范围。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115310180 A 2一种基于响应预测的结构施工卸载监控方 法和装置 技术领域 [0001]本发明涉及土木工程技术领域， 具体涉及 一种基于响应预测的结构施工卸载监控 方法和装置 。 背景技术 [0002]施工监控在数据处理与应用方面的研究包括对施工阶段的数据进行挖掘、 研究响 应关联、 对缺 失数据进 行补充等， 但是结构力学体系转换后， 同时段的数据处理不能够准确 反映结构响应之间的影响规律。 结构卸载通过分阶段施工监控减小结构竣工状态与结构设 计状态的差异， 利用相同力学体系下监控 响应与结构位形唯一对应的特点实现结构位形的 分阶段预测。 [0003]结构在不 同的力学体系转换过程中， 在其自由度不变的情况下， 位形随着结构受 力状态的确定而 唯一确定， 表明结构响应之间存在着稳定的关联关系。 使用参数化方法分 析结构因素对整体性能的影响， 确定构件响应的分布和传递规律， 同时依据在特定受力状 态下构件的受力情况， 判断结构响应对构件的影响作用。 此外根据力学体系转换过程中的 不变量建立变量之间的联系， 提取响应变化规律， 比如无应力长度是索结构力学体系转换 过程中的不变量， 通过索的无应力长度求解在特定力学体系状态下 的索力值， 因此通过几 何状态变量建立复杂结构施工过程中的几何状态方程和状态传递矩阵能够求解结构响应， 通过多种工况和失效工况 的分析， 找到提升结构的薄弱部位和危险构件， 或是改变构件刚 度模拟损伤， 以达到内力重分布的目的， 进而分析结构失效情况。 在结构内力的关联分析 中， 构件参数变化的影响范围与构件受力特点有关， 影响程度由构件自身参数决定， 此时通 过相关参数 的测量， 对施工较难确定的参数进行识别。 以上研究以响应关联为途径进行有 限元模型分析下的结构求解， 但是实际施工监控获取到的响应样本数量远少于有限元模型 分析。 [0004]另外， 在结构特性的影响下响应之间产生关联关系， 通过不同力学体系下响应之 间的关联关系实现数据挖掘与响应预测。 使用的响应预测方法包括深度学习方法与回归预 测方法， 响应之间的多元非线性关系决定了使用改进的回归方法进行建模分析， 利用优化 的非线性信息挖掘能力研究影响因子与 施工控制条件的关联关系， 以此实现施工控制条件 的预测。 响应之 间的多元非线性关系既要满足力学条件， 也要满足空间变形的协调条件。 依 据数据特点选取高斯回归的核函数， 实现施工控制条件的预测。 施工监控过程中的变形条 件由位移、 转角等决定， 依据变形与节点的关系对 结构位移进 行估计。 多因素作用下响应变 化的回归分析适用于多种工程控制领域， 包括电池寿命预测等， 回归分析 的优势在于考虑 了不确定因素的影响， 并将实测数据与机理方程相结合。 回归分析包含多 元回归、 高斯回归 等多种方法， 结合试验方法和工程特点， 选用合适的回归方法才能得到较为准确的数据。 以 上研究提出了多种响应预测方法， 利用响应之间的多元非线性关系进行响应预测研究， 但 是缺少对响应预测值的判断。 [0005]目前响应关联与预测方法主要依据大量的数据样本、 基于关联性强的响应进行数说　明　书 1/12 页 3 CN 115310180 A 3