基于BP-LSTM混合模型的钢-混组合桥面系空间温度场及温度效应实时评估及预测

作     者：刘扬 向胜涛 王达 Liu Yang;Xiang Shengtao;Wang Da

作者机构：长沙理工大学湖南长沙410114 湖南工业大学湖南株洲412007 中南林业科技大学湖南长沙410004 

基　　金：国家自然科学基金(51878072) 湖南省研究生科研创新项目(CX20190661) 

出 版 物：《土木工程学报》 (China Civil Engineering Journal)

年 卷 期：2021年第54卷第11期

页      码：57-70,78页

摘      要：考虑到传统健康监测系统与有限元方法的不足,为实现钢-混组合桥面系温度及温度效应的实时评估及预测,提出基于多层前馈--长短期记忆(BP-LSTM)混合模型的实时评估及预测方法。研究过程中,以某桥为工程背景,采用其健康监测系统数据,并利用有限元法热力耦合分析扩充数据,构建包含"结构特征、时间特征、环境特征--温度、温度效应"映射的样本库,并通过实测数据验证有限元计算的准确性;设计BP-LSTM混合模型结构,对LSTM网络以考虑时间权重的均方误差(MSE)损失函数加以改进,读入样本库数据进行训练、验证、测试,从而获得输出精度较高的混合模型;最后,分别给出利用BP-LSTM混合模型进行温度及温度效应实时评估与预测的方法。结果表明:基于气象数据的结构温度场有限元计算结果与实测基本一致,"结构特征、时间特征、环境特征--温度、温度效应"映射具有高度非线性,单独BP网络或LSTM网络效果不佳,而BP-LSTM混合模型精度较高;根据本文提出的实时评估及预测方法,混合模型输出值与目标值的决定系数最低为0.930,最高为0.993,精度较高,可用于钢-混组合桥面系空间温度场及温度效应实时评估及预测。

主 题 词：桥梁工程 钢-混组合桥面系 BP LSTM 温度 温度效应 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.15951/j.tmgcxb.2021.11.010

馆 藏 号：203106284...