一种箱梁竖向温度梯度分布预测方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及以预测为目标的数据处理，特别是涉及一种箱梁竖向温度梯度分布预测方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、不同于以往研究中的单箱单室混凝土箱梁温度场特征，大型的单箱三室混凝土箱梁的内部由于存在三箱室而具有很强的抗外界干扰的能力，进而影响箱梁整体的温度场分布。大型箱梁桥由于尺寸增大，使得理论上的传热路径较小尺寸箱梁桥更为多变，尤其是随着顶板、腹板和底板的厚度增加，热量传递到箱梁内部的时间同样增加，箱梁内部受外界环境的影响在一天中的变化极低，所以仅凭借外界环境(如箱室外环境温度、太阳辐射值和风速等)对箱梁内部的温度进行预测的精度无法达到工程需求，对温度场分布的分析并不精确。且尺寸的变化使得板间连接的梗腋尺寸同样增大，该部位存在非常明显的厚度变化，使得该部位与各板温度的划分同样存在区别。

3、大型箱梁桥由于结构尺寸足够大而具有较大的翼缘板及梗腋设置，而目前尚未有对边腹板温度梯度的研究；中腹板处于箱室之间，中间位置有较均匀的温度变化，受外界影响较小，但其上方属于顶板部分，此位置较为特殊，受外界影响变化比较剧烈；另外，腹板底板区域的温度基数较小，常规方法会忽略该处的竖向温差，但该处的温度可能会受到底部支座的影响，故仍不可忽略，由此可见，箱梁不同部位的温度变化是不同的，箱梁温度场的分布更加复杂。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种箱梁竖向温度梯度分布预测方法、系统、设备及介质，可对不同腹板的不同部位分别进行温度梯度分析，提高不同高度处测点温度的预测精度，且预测得到的温度梯度分布能够很好的包络住边腹板的最不利温度梯度。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种箱梁竖向温度梯度分布预测方法，包括：

4、根据历史气象数据拟合得到不同高度下的温度预测函数；

5、根据箱梁边腹板和箱梁中腹板中不同位置区域所对应的最高处的温度预测函数和最低处的温度预测函数，来确定各位置区域的温度基数函数，由此构建箱梁竖向温度预测模型；

6、根据当前气象数据和测点所处高度，采用箱梁竖向温度预测模型预测不同高度处的测点温度，由此得到箱梁竖向温度的梯度分布结果。

7、作为可选择的实施方式，所述温度预测函数是以测点温度为因变量，以箱室内环境温度、箱室外环境温度、空气湿度、太阳辐射值和风速为自变量构建得到，且箱室外环境温度、箱室内环境温度、太阳辐射值和空气湿度在温度预测函数中设置为采用一次幂，风速设置为采用一次幂和二次幂进行拟合。

8、作为可选择的实施方式，所述箱梁边腹板包括向阳侧边腹板和背阳侧边腹板，向阳侧边腹板、背阳侧边腹板和箱梁中腹板均包括顶板区域、梗腋区域和底板区域，通过各位置区域最高处的温度预测函数和最低处的温度预测函数的差，确定各位置区域的温度基数函数。

9、作为可选择的实施方式，向阳侧边腹板的顶板区域处的温度基数函数t1,d为：

10、t1,d＝gy，d＝0.741-17.538tb'+30.826ta'-1.911rs'-1.143ha'-5.114ws'+8.098ws'2

11、向阳侧边腹板的梗腋区域处的温度基数函数t2,d为：

12、t2,d＝0.988+2.946tb'-1.022ta'+1.082rs'+0.667ha'-2.114ws'+4.053ws'2

13、任一时刻向阳侧边腹板的底板区域处的温度基数函数t3,d为：

14、t3,d＝1.053-7.134tb'+7.221ta'-1.582rs'-1.085ha'-1.473ws'-0.849ws'2

15、其中，ta为箱室外环境温度，tb为箱室内环境温度，rs为太阳辐射值，ha为空气湿度，ws为风速；上标'代表是归一化处理后的数据。

16、作为可选择的实施方式，背阳侧边腹板的顶板区域处的温度基数函数t1,a为：

17、t1,a＝-1.864-35.773tb'+25.124ta'-3.306rs'

18、-0.571ha'-3.449ws'+5.591ws'2

19、背阳侧边腹板的梗腋区域处的温度基数函数t2,a为：

20、t2,a＝-1.282-1.397tb'+3.452ta'-0.056rs'+0.828ha'-0.624ws'+0.717ws'2

21、背阳侧边腹板的底板区域处的温度基数函数t3,a为：

22、t3,a＝-1.309-5.108tb'+6.720ta'-0.873rs'-0.168ha'-0.106ws'-0.213ws'2

23、其中，ta为箱室外环境温度，tb为箱室内环境温度，rs为太阳辐射值，ha为空气湿度，ws为风速；上标'代表是归一化处理后的数据。

24、作为可选择的实施方式，中腹板的顶板区域处的温度基数函数t1,b为：

25、t1,b＝-5.007-21.565tb'+35.811ta'-0.148rs'+0.818ha'-2.899ws'+4.857ws'2

26、中腹板的梗腋区域处的温度基数函数t2,b为：

27、t2,b＝-1.441-3.386tb'+7.636ta'+0.033rs'+0.643ha'-0.243ws'+1.190ws'2

28、中腹板的底板区域处的温度基数函数t3,b为：

29、t3,b＝-2.365-15.099tb'+21.261ta'-0.059rs'-1.490ha'-1.270ws'+1.023ws'2

30、其中，ta为箱室外环境温度，tb为箱室内环境温度，rs为太阳辐射值，ha为空气湿度，ws为风速；上标'代表是归一化处理后的数据。

31、作为可选择的实施方式，箱梁竖向温度预测模型为：

32、

33、式中，ti,loc为不同腹板loc在不同位置区域i处的温度基数函数；a为上梗腋高度，b为箱室3/4高度处，c为下梗腋高度，y为测点所处高度；hver为箱梁高度，a为常数，t1、t2和t3顶部区域的温度基数函数、梗腋区域的温度基数函数和底板区域的温度基数函数。

34、第二方面，本发明提供一种箱梁竖向温度梯度分布预测系统，包括：

35、数据拟合模块，被配置为根据历史气象数据拟合得到不同高度下的温度预测函数；

36、模型构建模块，被配置为根据箱梁边腹板和箱梁中腹板中不同位置区域所对应的最高处的温度预测函数和最低处的温度预测函数，来确定各位置区域的温度基数函数，由此构建箱梁竖向温度预测模型；

37、梯度分布预测模块，被配置为根据当前气象数据和测点所处高度，采用箱梁竖向温度预测模型预测不同高度处的测点温度，由此得到箱梁竖向温度的梯度分布结果。

38、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述的方法。

39、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法。

40、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

41、本发明提供一种箱梁竖向温度梯度分布预测方法，将边腹板分为向阳侧边腹板和背阳侧边腹板，将向阳侧边腹板、背阳侧边腹板和箱梁中腹板根据不同位置区域划分出顶板区域、梗腋区域和底板区域，由此可对不同腹板的不同部位分别进行温度梯度分析，通过箱梁边腹板和箱梁中腹板中不同位置区域所对应的最高处的温度预测函数和最低处的温度预测函数来确定各位置区域的温度基数函数，由此构建更加准确且全面的箱梁竖向温度预测模型，基于此划分的温度梯度也能够很好的包络住边腹板的最不利温度梯度。

42、本发明以箱室内环境温度、箱室外环境温度、空气湿度、太阳辐射值和风速为自变量构建得到温度预测函数，额外考虑箱室内环境温度，解决现有方法仅凭借外界环境对箱梁内部温度的预测精度低的问题，以得到准确的箱梁温度基数函数，提高不同高度处测点温度的预测精度。

43、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。