长安大学学报(自然科学版)2023,Vol.43Issue(4) :50-59.DOI:10.19721/j.cnki.1671-8879.2023.04.006

基于CART算法的桥梁损伤动力数据分析方法

Dynamic data analysis method of bridge damage based on CART algorithm

项长生 刘海龙 赵驰 苏天涛
长安大学学报(自然科学版)2023,Vol.43Issue(4) :50-59.DOI:10.19721/j.cnki.1671-8879.2023.04.006

基于CART算法的桥梁损伤动力数据分析方法

Dynamic data analysis method of bridge damage based on CART algorithm

项长生 1刘海龙 2赵驰 3苏天涛3
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作者信息

  • 1. 兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心,甘肃兰州730050
  • 2. 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心,甘肃兰州730050
  • 3. 兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州730050
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摘要

针对传统损伤检测方法难以准确识别桥梁结构损伤程度的不足,利用分类回归树(classfi-cation and regression tree,CART)算法在数据挖掘方面的优势,通过计算基尼系数选取合适的特征对数据样本进行分类,提出一种损伤检测方法对桥梁的损伤动力信息进行学习分类.首先利用附加质量方法构建结构动力响应数据集,计算附加质量的模态应变能指标ξ,对结构损伤进行定位;然后将ξ作为决策树的特征,输入到CART算法中进行训练,对损伤程度进行分类和识别,并对该方法进行抗噪性验证,最后通过简支梁和连续梁算例进行验证分析.研究结果表明:基于附加质量的损伤识别指标能准确定位损伤,且CART算法能够有效识别桥梁结构的损伤程度,在2%、5%噪声水平下,2种算例的损伤程度识别准确率分别达到99%、95%和95%、90%以上,具有较高准确率和较强鲁棒性;该方法为桥梁结构损伤程度识别提供了一种新的参考.

关键词

桥梁工程/损伤识别/CART算法/附加质量法/模态应变能

Key words

bridge engineering/damage recognition/CART algorithm/add-mass method/modal strain energy

引用本文复制引用

基金项目

国家自然科学基金(51868045)

出版年

2023
长安大学学报(自然科学版)
长安大学

长安大学学报(自然科学版)

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:1.011
ISSN:1671-8879
参考文献量11
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