1.基于长期时变因素的PC梁桥拆除数字化应力控制系统,其特征在于,所述系统包括:拆除数据采集模块、时变数据采集模块、特征向量处理模块、数据优化管理模块、应力变化预测模块、分级拆除优化模块、风险概率分析模块、多尺度损伤定量模块和全生命周期数字融合模块,其中:所述拆除数据采集模块,用于采集拆除数据集,拆除数据集包括拆除位置数据、拆除时间数据、拆除力数据和实测应力数据;所述时变数据采集模块,用于采集时变数据集,时变数据集包括收缩应变数据、预应力松弛数据和环境腐蚀数据;所述特征向量处理模块,用于对拆除数据集和时变数据集进行预处理,得到特征向量;所述应力变化预测模块,用于基于历史特征向量建立应力预测模型,并依据特征向量和应力预测模型,输出得到应力预测值;所述分级拆除优化模块,用于对应力预测值进行分析,得到分段拆除方案;所述风险概率分析模块,用于对分段阈值区间进行动态优化,得到新分段阈值区间;所述多尺度损伤定量模块,用于对梁桥段进行微小损伤评估,并依据评估结果得到高风险区域报告;所述全生命周期数字融合模块,用于基于设计数据、施工偏差数据和运维损失数据,依据建筑信息模型进行数据整合,得到全生命周期数字孪生体;所述数据优化管理模块,用于对系统数据集进行存储,传输分段拆除方案和高风险区域报告,并通过可视化面板显示全生命周期数字孪生体。
2.根据权利要求1所述的基于长期时变因素的PC梁桥拆除数字化应力控制系统,其特征在于,对拆除数据集和时变数据集进行预处理的步骤包括:Q1:通过移除异常值完成对基础数据集的数据清洗,并依据归一化公式将基础数据集中所有的子数据项归一化至[0,1]的范围内;Q2:对拆除位置数据和拆除时间数据进行进度特征计算,进度特征计算的具体公式为: ;得到进度特征数据 ,其中, 为拆除位置数据, 为拆除时间数据;Q3:通过将收缩应变数据 在时间间隔 内的变化量除以时间间隔,得到变化率特征数据 ;Q4:将预应力松弛数据 加1的和乘以拆除力数据 ,得到综合特征数据 ;Q5:集成进度特征数据、变化率特征数据和综合特征数据,得到特征向量。
3.根据权利要求1所述的基于长期时变因素的PC梁桥拆除数字化应力控制系统,其特征在于,基于历史特征向量建立应力预测模型,并依据特征向量和应力预测模型,输出得到应力预测值的具体步骤包括:步骤一:获取一组存储于数据库中的历史特征向量集,并依据时间戳与当前时间进行比对,将比对结果由小到大进行相对应的分组标记,标记结果为L1、L2、L3、...、Ln,将标记结果作为样本集;步骤二:将样本集划分为70%的训练集、15%的测试集和15%的验证集,并依据样本集,建立应力预测模型;步骤三:基于历史特征向量,令历史特征向量为三维张量,具体的表达公式为: ;其中, 为特征向量, 为当前时间, 为时间延迟参数, 为历史特征向量样本组数, 为特征向量中特征数据的数量, 为时间步长;步骤四:基于历史特征向量,依据梯度提升决策树计算初始应力预测值,计算的具体公式为: ;得到第一应力预测值 ,其中, 为决策树数量, 为第 棵树的权重因子, 为历史特征向量均值 的第 棵树的映射函数;步骤五:基于步骤三中的三维张量和步骤四中的第一应力预测值,通过代入计算式: ;得到第二应力预测值 ,其中, 为时间衰减系数, 为噪声系数, 为三维张量的范数, 为高斯噪声;步骤六:基于第二应力预测值,通过代入计算式: ;得到预测置信值 ,其中, 为交叉验证的折数, 为第 折的验证集, 为第 个样本的排除第 折的验证集的第二应力预测值;步骤七:基于预测置信值和损失阈值,当预测置信值小于损失阈值时,输出第二应力预测值为应力预测值,当预测置信值大于等于损失阈值时,输出第二应力预测值循环计算之和的均值为应力预测值;步骤八:将应力预测值输出至分级拆除优化模块。
4.根据权利要求1所述的基于长期时变因素的PC梁桥拆除数字化应力控制系统,其特征在于,对应力预测值进行分析的方式包括:基于分段阈值区间(R1,R2),将应力预测值代入分段阈值区间进行比对;当应力预测值小于等于R1时,生成大段拆除方案,当应力预测值大于R1且小于等于R2时,生成中段拆除方案,当应力预测值大于R2时,生成小段拆除方案;大段拆除方案包括说明预测拆除梁桥应力值低,工作人员可参照大段分段长度进行拆除作业;中段拆除方案包括说明预测拆除梁桥应力值中等,工作人员可参照中段分段长度进行拆除作业;小段拆除方案包括说明预测拆除梁桥应力值高,工作人员可参照小段分段长度进行拆除作业;分段长度的具体计算式组为: ,分别得到大段分段长度、中段分段长度和小段分段长度,其中, 为预设最大分段长度, 为预设最小分段长度;打包大段拆除方案、中段拆除方案和小段拆除方案,得到分段拆除方案。
5.根据权利要求1所述的基于长期时变因素的PC梁桥拆除数字化应力控制系统,其特征在于,对分段阈值区间进行动态优化的方式为:计算应力预测值减去实测应力数据的绝对值,得到绝对偏差值;计算给定应力预测值和绝对偏差值的风险概率,计算的具体公式为: ;其中, 为绝对偏差值, 和 为逻辑回归参数;通过代入计算式组: ,得到新分段阈值区间( , ),并返回至分级拆除优化模块替换分段阈值区间(R1,R2),其中, 为学习率, 为偏导数, 为风险成本。
6.根据权利要求1所述的基于长期时变因素的PC梁桥拆除数字化应力控制系统,其特征在于,对梁桥段进行微小损伤评估,并依据评估结果得到高风险区域报告的方式包括:基于环境腐蚀数据和预测应力值计算损伤指数,计算的具体公式为: ;得到损伤指数 ,其中, 为损伤影响系数, 为环境腐蚀数据, 为材料屈服应力;当损伤指数大于损伤阈值时,集合损伤指数和除位置数据,得到高风险区域报告。
7.根据权利要求1所述的基于长期时变因素的PC梁桥拆除数字化应力控制系统,其特征在于,基于设计数据、施工偏差数据和运维损失数据,依据建筑信息模型进行数据整合的方式包括:基于建筑信息模型BIM工具;输入设计图纸的梁桥BIM模型、施工偏差数据和运维损失数据;需要解释的是,梁桥BIM模型和施工偏差数据通过人工输入所得,运维损失数据为损伤指数累加所得;将梁桥BIM模型和施工偏差数据融合,得到竣工态基准模型;将运维损失数据转化为材料属性修正值;基于建筑信息模型BIM工具的物理引擎构建得到数字孪生体;集合热力应力云图和数字孪生体,得到全生命周期数字孪生体。
8.根据权利要求1所述的基于长期时变因素的PC梁桥拆除数字化应力控制系统,其特征在于,传输分段拆除方案和高风险区域报告的方式包括:通过邮件将分段拆除方案和高风险区域报告发送至工作人员邮箱接收端,并通过短信方式提醒工作人员注意查看邮箱内容;系统数据集包括拆除数据集、时变数据集、特征向量、应力预测值、分段拆除方案、新分段阈值区间日志、高风险区域报告和全生命周期数字孪生体。
9.基于长期时变因素的PC梁桥拆除数字化应力控制方法,根据权利要求1-8任一项所述的基于长期时变因素的PC梁桥拆除数字化应力控制系统实现,其特征在于,包括以下工作步骤:S1:采集拆除数据集,拆除数据集包括拆除位置数据、拆除时间数据、拆除力数据和实测应力数据;S2:采集时变数据集,时变数据集包括收缩应变数据、预应力松弛数据和环境腐蚀数据;S3:对拆除数据集和时变数据集进行预处理,得到特征向量;S4:基于历史特征向量建立应力预测模型,并依据特征向量和应力预测模型,输出得到应力预测值;S5:对应力预测值进行分析,得到分段拆除方案;S6:对分段阈值区间进行动态优化,得到新分段阈值区间;S7:对梁桥段进行微小损伤评估,并依据评估结果得到高风险区域报告;S8:基于设计数据、施工偏差数据和运维损失数据,依据建筑信息模型进行数据整合,得到全生命周期数字孪生体;S9:对系统数据集进行存储,传输分段拆除方案和高风险区域报告,并通过可视化面板显示全生命周期数字孪生体。