1.基于顶推位移和刚度反演的桥梁设计方法,其特征在于,具体包括以下步骤:步骤1):建立桥梁施工过程中顶推过程系统温度变化下轴力与位移的力学模型;步骤2):基于步骤1)中的力学模型,推导N跨步履顶推施工过程每次顶推结束后,系统温度变化下每跨钢箱梁的轴力与梁的纵向位移的理论公式,N为任意正整数;步骤3):对顶推过程中钢箱梁的长度监测数据进行监测分析,并对存在缺失情况的数据采用基于缺失数据的稀疏化参数的补齐方法进行数据补齐处理,得到处理后的监测数据;步骤4):基于步骤2)中的力学模型与步骤3)中的处理后的监测数据进行反演分析,利用数值分析软件进行求解,对各桥墩抗推刚度进行反演分析,计算温度变化下各桥墩抗推刚度变化量;步骤5):获取各桥墩的理论抗推刚度变化量;步骤6):根据各桥墩抗推刚度变化量和理论抗推刚度变化量,对各桥墩的抗推刚度进行调整:判断桥墩抗推刚度变化量与理论抗推刚度变化量的差值是否超过预设阈值,当差值超过预设阈值时,对桥墩抗推刚度进行调整,当差值未超过预设阈值时,维持原有桥墩抗推刚度不变。
2.根据权利要求1所述的基于顶推位移和刚度反演的桥梁设计方法,其特征在于,所述补齐方法包括如下步骤:步骤S31:初始化内存,并将所述长度监测数据组成一维数据样本存储至该内存中;步骤S32:检测当前一维数据样本中缺失数据的位置并定义与一维数据样本长度相同的位置检测矩阵idx,当存在缺失数据时返回1并赋值给位置检测矩阵中的对应位置,否则返回0并赋值给位置检测矩阵中的对应位置;步骤S33:基于所述缺失数据的位置,计算缺失数据的稀疏化参数;步骤S34:基于所述缺失数据的稀疏化参数,生成随机样本;步骤S35:基于所述随机样本对缺失值进行数据补齐处理,得到处理后的监测数据。
3.根据权利要求2所述的基于顶推位移和刚度反演的桥梁设计方法,其特征在于,所述步骤S33中基于所述缺失数据的位置,计算缺失数据的稀疏化参数,具体为: ;其中Spar表示缺失数据的稀疏化参数,max()表示取大值函数,L表示一维数据样本长度,sum()表示求和函数,idx表示位置检测矩阵。
4.根据权利要求3所述的基于顶推位移和刚度反演的桥梁设计方法,其特征在于,所述步骤S34中生成随机样本,具体为: ;其中rndsmp表示随机样本,prod[]表示数组元素乘积函数,betarnd()表示生成Beta分布随机数函数,Data1表示一维数据样本中非缺失元素序列的首个元素,Data2表示一维数据样本中非缺失元素序列中除去首个元素后的剩余元素之和,sum[]表示求和函数,randg(Spar)表示生成形状参数为Spar的Gamma分布随机数。
5.根据权利要求4所述的基于顶推位移和刚度反演的桥梁设计方法,其特征在于,所述步骤S35中基于所述随机样本对缺失值进行数据补齐处理,具体是将所述随机样本rndsmp的均值作为填充基准值,并针对每一个缺失值将所述填充基准值乘以调节系数作为最终填充值,进行缺失值数据补齐。
6.根据权利要求1所述的基于顶推位移和刚度反演的桥梁设计方法,其特征在于,在步骤1)中,以长联钢箱梁步履顶推施工模型为研究对象,建立顶推过程系统温度变化下轴力与位移的力学模型,顶推方向为从左至右,最左端为固定铰支座,其余支座均为移动铰支座。
7.基于顶推位移和刚度反演的桥梁设计系统,用于执行如权利要求1-6任一项所述的基于顶推位移和刚度反演的桥梁设计方法,其特征在于,包括数据获取单元、模型构建单元和数值分析单元,所述数据获取单元与所述数值分析单元相连,所述模型构建单元与所述数值分析单元相连;所述数据获取单元用于对顶推过程中钢箱梁的长度监测数据进行监测分析,所述模型构建单元用于建立顶推过程系统温度变化下轴力与位移的力学模型并进行理论公式推导,所述数值分析单元用于进行反演分析。