!7,江 苏 省 市 场 监 督 管 理 局 发 布中 国 标 准 出 版 社 出 版桥 梁 冲 刷 动 力 识 别 与 快 速 筛 查技 术 规 范Technical specification for bridge scour dynamic identification and rapid screening2 0 2 4-0 7-0 8 发 布 2 0 2 4-0 8-0 8 实 施CCS P 2 8DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 4ICS 9 3.0 4DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 4前 言 1 范 围 12 规 范 性 引 用 文 件 13 术 语 和 定 义 14 测 试 方 案 设 计 25 监 测 数 据 分 析 36 冲 刷 识 别 与 预 警 评 定 47 实 施 周 期 7附 录 A（资 料 性）模 态 变 化 趋 势 项 指 标 的 构 建 原 理 8附 录 B（资 料 性）趋 势 项 异 变 判 定 阈 值 的 理 论 推 导 9附 录 C（资 料 性）工 程 应 用 实 例 10参 考 文 献 12目 次DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 4前 言本 文 件 按 照 GB/T 1.12020 标 准 化 工 作 导 则 第 1 部 分：标 准 化 文 件 的 结 构 和 起 草 规 则 的 规 定起 草。请 注 意 本 文 件 的 某 些 内 容 可 能 涉 及 专 利。本 文 件 的 发 布 机 构 不 承 担 识 别 专 利 的 责 任。本 文 件 由 江 苏 省 交 通 运 输 厅 提 出 并 归 口。本 文 件 起 草 单 位：东 南 大 学、中 铁 桥 隧 技 术 有 限 公 司、江 苏 高 速 公 路 工 程 养 护 技 术 有 限 公 司、江 苏 润扬 大 桥 发 展 有 限 责 任 公 司、江 苏 扬 子 江 高 速 通 道 管 理 有 限 公 司、江 苏 苏 通 大 桥 有 限 责 任 公 司、华 设 设 计 集团 股 份 有 限 公 司、中 铁 大 桥 勘 测 设 计 院 集 团 有 限 公 司。本 文 件 主 要 起 草 人：熊 文、刘 华、李 捷、朱 彦、陈 雄 飞、宋 江 春、孙 海 东、何 超、刘 玉 静、章 世 祥、左 永 辉、刘 俊 锋、付 一 小、刘 龑。DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 4桥 梁 冲 刷 动 力 识 别 与 快 速 筛 查技 术 规 范1 范 围本 文 件 规 定 了 桥 梁 冲 刷 动 力 识 别 与 快 速 筛 查 技 术 的 测 试 方 案 设 计、监 测 数 据 分 析、冲 刷 识 别 与 预 警评 定、实 施 周 期 等 内 容。本 文 件 适 用 于 已 安 装 及 待 安 装 健 康 监 测 系 统 的 墩 桩 基 础 涉 水 桥 梁。2 规 范 性 引 用 文 件下 列 文 件 中 的 内 容 通 过 文 中 的 规 范 性 引 用 而 构 成 本 文 件 必 不 可 少 的 条 款。其 中，注 日 期 的 引 用 文件，仅 该 日 期 对 应 的 版 本 适 用 于 本 文 件；不 注 日 期 的 引 用 文 件，其 最 新 版 本（包 括 所 有 的 修 改 单）适 用 于 本文 件。CECS 333：2012 结 构 健 康 监 测 系 统 设 计 标 准3 术 语 和 定 义下 列 术 语 和 定 义 适 用 于 本 文 件。3.1 冲 刷 scour床 面 泥 沙 在 水 流 等 外 力 作 用 下，失 去 平 衡，被 水 流 裹 挟、输 运，离 开 原 来 所 处 河 床 的 过 程。3.2 冲 刷 动 力 识 别 scour identification based on dynamic properties利 用 冲 刷 削 弱 桩 基 础 的 有 效 约 束，减 小 了 结 构 刚 度，造 成 动 力 特 性 的 变 化 这 一 特 性，通 过 对 结 构 动 力特 性 的 研 究 来 推 得 冲 刷 深 度。3.3 冲 刷 敏 感 模 态 scour sensitive modes随 着 冲 刷 深 度 发 展 而 易 产 生 较 大 变 化 的 桥 梁 结 构 模 态 参 数。3.4 冲 刷 预 警 scour warning基 于 所 得 结 构 动 力 特 征 数 据，在 既 定 的 置 信 度 水 平 及 准 则 下，对 识 别 出 的 冲 刷 所 致 结 构 动 力 特 性 变化 进 行 判 断。3.5 分 级 预 警 graded warning根 据 监 测 值 与 其 相 应 的 结 构 安 全 控 制 阈 值 的 比 值，对 桥 梁 结 构 实 行 监 测 预 警 管 理 的 分 级。3.6 核 密 度 估 计 kernel density estimation一 种 用 于 估 计 概 率 密 度 函 数 的 非 参 数 方 法，通 过 对 数 据 点 附 近 的 核 函 数 进 行 平 滑 处 理 来 估 计 概 率1DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 4密 度。4 测 试 方 案 设 计4.1 一 般 规 定4.1.1 技 术 评 定 的 数 据 宜 来 源 于 桥 梁 健 康 监 测 系 统。4.1.2 桥 梁 冲 刷 动 力 识 别 与 快 速 筛 查 技 术 的 监 测 内 容 应 包 含 结 构 振 动 响 应 监 测 和 环 境 监 测。4.1.3 结 构 振 动 响 应 监 测 内 容 应 为 风 载、地 脉 动、车 辆 激 励、水 流 力 等 环 境 激 励 下 桥 梁 振 动 加 速 度 响 应。若 为 动 位 移，应 进 行 数 据 分 析 并 换 算 为 加 速 度。4.1.4 环 境 监 测 应 包 含 温 度、风 速 等 桥 梁 服 役 环 境 关 键 参 数 监 测 等。4.2 测 点 布 置 原 则4.2.1 冲 刷 敏 感 模 态 宜 按 经 验 或 计 算 确 定，应 选 择 桥 梁 低 阶 模 态 为 冲 刷 敏 感 模 态，缆 索 支 承 体 系 梁 桥 宜按 主 塔 低 阶 模 态、主 梁 低 阶 模 态、墩 台 低 阶 模 态 顺 序 选 用，不 宜 采 用 缆 索 模 态；其 余 桥 梁 宜 选 用 主 梁 及 墩台 低 阶 模 态。4.2.2 振 动 测 点 应 布 置 在 桥 梁 冲 刷 敏 感 模 态 结 构 振 动 幅 度 较 大 处，主 塔、墩 台 宜 自 上 向 下 布 置，主 梁 宜 自跨 中 向 支 点 布 置；可 按 需 局 部 加 密 测 点。4.2.3 测 点 布 置 方 向 应 遵 循 与 冲 刷 敏 感 模 态 振 动 方 向 一 致 的 原 则；各 结 构 体 系 桥 梁 冲 刷 敏 感 模 态 监 测 振动 方 向 可 按 表 1 确 定。表 1 桥 梁 冲 刷 敏 感 模 态 各 构 件 建 议 监 测 振 动 方 向桥 型缆 索 支 承桥 梁梁 桥拱 桥 注：为 常 见 振 动 方 向，为 非 常 见 振 动 方 向。测 点 布 设 监 测 振 动 方 向主 梁 竖 向主 梁 横 向主 梁 纵 向塔 柱 纵/横 向（条 件 允 许，建 议 安 装 在 塔 柱 顶 部）承 台 竖/纵/横 向主 梁 竖 向主 梁 横 向主 梁 纵 向墩 顶 纵/横 向承 台 竖/纵/横 向主 梁 竖 向主 梁 横 向主 梁 纵 向墩 顶 纵/横 向拱 脚 竖/纵/横 向说 明4.2.4 振 动 测 点 布 置 的 其 他 要 求 可 按 JT/T 10372022 中 7.4.6 的 规 定 执 行。2DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 44.2.5 温 度 测 点 布 置 其 他 要 求 可 按 JT/T 10372022 中 7.2 的 相 关 规 定 执 行；风 速 测 点 布 置 可 按JT/T 10372022 中 7.3.2 的 规 定 执 行。4.3 数 据 采 集 方 式 与 存 储4.3.1 振 动、环 境 监 测 应 实 时 连 续 采 集。4.3.2 数 据 采 集 方 式 的 其 他 要 求 可 按 JT/T 10372022 中 8.6 的 相 关 规 定 执 行。4.3.3 数 据 存 储 应 符 合 CECS 333：2012 中 第 5 章、第 6 章 的 相 关 规 定。5 监 测 数 据 分 析5.1 一 般 规 定对 采 集 所 得 的 结 构 振 动 响 应 数 据，在 进 行 冲 刷 识 别 与 预 警 分 析 前，应 进 行 清 洗、去 噪 并 分 离 干 扰 项，并 应 在 保 证 数 据 真 实 准 确 的 基 础 上 提 升 数 据 精 度。5.2 数 据 清 洗5.2.1 数 据 清 洗 应 对 数 据 采 集 中 常 见 趋 势 项、缺 失 值、跃 迁 值、离 群 值 进 行 处 理，增 加 桥 梁 冲 刷 动 力 识 别精 度。5.2.2 滤 波 与 去 趋 势 处 理：可 利 用 低 通 滤 波 器 和 信 号 去 趋 势 函 数，去 除 信 号 时 程 曲 线 中 高 阶 频 率 信 号，获得 结 构 真 实 模 态 频 率 信 号。5.2.3 缺 失 值 标 记 与 填 补：数 据 填 补 应 遵 循“小 补 大 除，延 拓 填 补”的 原 则；当 缺 失 信 号 长 度 小 于 长 度 容 忍临 界 值，可 采 用 延 拓 填 补 法 填 充 缺 失 部 分；当 缺 失 信 号 长 度 大 于 长 度 容 忍 临 界 值，则 可 舍 弃 缺 失 部 分。5.2.4 跃 迁 值 处 理：可 采 用 数 据 平 移 方 式 处 理，连 续 两 个 数 据 差 值 绝 对 值 大 于 阈 值 时，对 数 据 段 每 个 数 据都 应 减 去 均 值 差。5.2.5 离 群 值 剔 除 与 填 补：可 依 据 3 法 则、换 算 中 位 数 绝 对 偏 差（MAD）、伪 功 率 谱 分 析 等 规 则 识 别 离 群值，并 使 用 线 性 插 值 或 样 条 插 值 等 方 法 替 代 离 群 值。5.3 干 扰 分 离5.3.1 桥 梁 冲 刷 监 测 数 据 应 重 点 剔 除 温 度 变 化 对 模 态 识 别 的 干 扰。5.3.2 针 对 温 度 因 素 干 扰，可 采 用 经 验 模 态 分 解 法（EMD）与 子 模 态 重 构 法，去 除 子 模 态 中 温 度 对 应 频 率范 围，消 除 其 对 结 构 动 力 特 性 的 影 响。5.4 模 态 识 别5.4.1 模 态 参 数 识 别 应 通 过 结 构 振 动 监 测 数 据，获 取 结 构 自 振 频 率、振 型、阻 尼 比 等。当 有 特 殊 要 求 时，应 获 取 模 态 刚 度、模 态 质 量。5.4.2 当 环 境 噪 声 较 小，干 扰 易 分 离，可 采 用 频 域 分 解 法 识 别 模 态 参 数；当 环 境 噪 声 较 大，干 扰 不 易 分 离，可 采 用 随 机 减 量 与 复 模 态 指 示 函 数 算 法 相 结 合 识 别 模 态 参 数。5.4.3 实 地 应 用 时 宜 采 用 CovSSI 时 频 分 析、HHT 变 换、短 时 傅 里 叶 变 换 等 方 法 识 别 结 构 频 率 参 数，获取 时 间 频 率（时 频）序 列 数 据，用 于 冲 刷 识 别 与 预 警 评 定。3DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 46 冲 刷 识 别 与 预 警 评 定6.1 一 般 规 定6.1.1 宜 利 用 理 论 分 析、数 值 仿 真 等 方 法 确 定 监 测 桥 梁 各 阶 振 动 模 态 及 其 与 冲 刷 发 展 的 关 联 度，从 而 确定 冲 刷 敏 感 模 态 进 行 冲 刷 动 力 识 别 与 预 警 评 定。6.1.2 应 基 于 概 率 检 测 思 想，表 征 与 辨 识 时 频 序 列 特 征 变 化；依 靠 桥 梁 健 康 监 测 数 据 连 续 传 感 体 系 与 信息 挖 掘 技 术，确 定 时 频 序 列 特 征 变 化 与 冲 刷 发 展 间 关 联。6.2 模 态 异 变 指 标 与 冲 刷 识 别6.2.1 待 分 析 时 频 序 列 数 据 应 进 行 假 设 检 验 判 断 是 否 满 足 正 态 分 布，宜 采 用 2拟 合 优 度、Lilliefors、KolmogorovSmirnov、JarqueBera 等 检 验 方 法。6.2.2 对 于 非 正 态 分 布 数 据 应 采 用 核 密 度 估 计 进 行 正 态 分 布 转 换，转 换 基 本 流 程 如 下。a）待 识 别 信 号 样 本 中 频 率 向 量 fi,j可 利 用 公 式（1）得 到 对 应 核 密 度 估 计 向 量 PDF（fi,j）：PDF(fi,j)=1l hj=1lK()x-fi,jh（1）式 中：K(x)变 量 x 的 核 密 度 函 数；l 一 个 时 间 序 列 数 据 长 度，单 位 为 秒（s）；h 时 间 间 隔 值，单 位 为 秒（s）；fi,j 监 测 结 构 i 阶 模 态 频 率 向 量 fi的 第 j 个 数 据，单 位 为 赫 兹（Hz）。b）核 密 度 函 数 宜 采 用 高 斯 密 度 函 数：K(x)=12exp(-12x2)（2）式 中：x 高 斯 密 度 函 数 的 变 量。c）单 个 核 密 度 估 计 向 量 PDF（fi,j）应 按 公 式（3）处 理，形 成 连 续 累 计 概 率 估 计 向 量 CDF(fi,j)：CDF(fi,j)=1l hj=1l-fi,jK()x-fi,jhd x（3）d）累 积 概 率 估 计 向 量 CDF(fi,j)应 按 公 式（4）进 行 标 准 正 态 分 布 函 数 逆 变 换，转 换 为 Q 统 计 量：Qi=-1CDF(fi.j)（4）式 中：-1()标 准 正 态 分 布 函 数 的 反 函 数。e）转 化 后 Q 统 计 量 可 视 为 服 从 正 态 分 布 的 待 识 别 时 频 序 列 数 据。6.2.3 正 态 分 布 待 识 别 时 频 序 列 数 据 应 按 以 下 基 本 流 程 计 算 频 率 控 制 阈 值：a）核 密 度 估 计 转 换 后 的 时 频 数 据 应 满 足 公 式（5）所 述 正 态 分 布 模 型：P|f-0n|Z 2=1-（5）4DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 4式 中：P 概 率 值；f 频 率 值；0 样 本 总 体 均 值；样 本 总 体 标 准 差；显 著 性 水 平 值；Z 2 标 准 正 态 分 布/2 分 位 点；n 样 本 总 量。b）应 采 用 Q 统 计 量 对 公 式（5）所 述 正 态 分 布 模 型 进 行 预 测，频 率 控 制 阈 值 应 按 公 式（6）公 式（8）计 算：UCL=mean(Qi)+Z 2std(Qi)n（6）CL=mean(Qi)（7）LCL=mean(Qi)-Z 2std(Qi)n（8）式 中：mean（）样 本 均 值 函 数；std（）样 本 标 准 差 函 数；UCL 上 控 制 限；CL 中 心 线；LCL 下 控 制 限。c）超 出 上 控 制 阈 值 UCL或 下 控 制 阈 值 LCL的 频 率 序 列 应 视 为 异 常 片 段。d）按 公 式（9）定 义 异 常 连 续 超 限 频 率 序 列 识 别 参 数 Ts：Ts=Tab i-Tab j（9）式 中：Tab i，Tab j 相 邻 两 个 超 限 频 率 分 别 对 应 的 时 间，单 位 为 秒（s）。e）应 按 公 式（10）定 义 趋 势 项 指 标 参 数 PL U控 制 冲 刷 识 别：PL U=Tab/Tt0（10）式 中：Tab 超 过 上 控 制 阈 值 UCL或 下 控 制 阈 值 LCL的 连 续 超 限 频 率 序 列 总 时 间 长 度，单 位 为 秒（s）；Tt0 待 识 别 时 频 序 列 总 时 间 长 度，单 位 为 秒（s）。f）按 公 式（11）定 义 频 率 均 值 下 降 幅 度 Ms控 制 冲 刷 识 别：Ms=|M1-M2|（11）式 中：M1 异 常 连 续 超 限 频 率 序 列 的 频 率 均 值，单 位 为 赫 兹（Hz）；M2 相 同 时 间 间 隔 的 健 康 状 态 下 频 率 均 值，单 位 为 赫 兹（Hz）。6.2.4 可 通 过 设 置 不 同 显 著 性 水 平 值 来 调 整 冲 刷 预 警 的 灵 敏 度：值 越 大，LCL和 UCL之 间 的 范 围 越窄，识 别 灵 敏 度 越 高，冲 刷 预 警 成 功 率 就 越 高，即 识 别 精 度 越 高；但 将 正 常 波 动 误 认 为 异 常 波 动 的 可 能 性就 越 大，即 预 警 的 置 信 度 越 低。在 确 定 取 值 时，应 根 据 实 际 情 况 权 衡 识 别 灵 敏 度 与 识 别 置 信 度 的 需 求，确 定 满 足 监 测 要 求 的 适 宜 值，通 常 情 况 下 取 值 范 围 可 为 0.010.1。6.2.5 PL/U、Ts、Ms的 阈 值 应 结 合 待 识 别 信 号 长 度、信 号 采 集 频 率 等 因 素 确 定，阈 值 宜 为：PL/Uc=1%，Tsc=0.1s，Msc=0.01Hz。5DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 46.3 冲 刷 评 定 方 法 与 分 级 预 警6.3.1 冲 刷 概 率 评 定 应 按 以 下 步 骤 进 行：a）确 定 冲 刷 概 率 评 定 显 著 性 水 平 及 控 制 指 标 阈 值 PL/Uc、Tsc、Msc，基 于 待 识 别 时 频 序 列 计 算 频 率控 制 阈 值 UCL、LCL；b）判 断 异 常 频 率 序 列，将 频 率 值 超 过 控 制 阈 值 的 频 率 序 列 视 为 异 常 序 列；c）针 对 识 别 出 的 异 常 频 率 序 列 计 算 控 制 指 标 PL U、Ts，对 于 满 足 PL U PL/Uc且 Ts Tsc条 件 的 异 常序 列，认 定 为 异 常 连 续 超 限 频 率 序 列 并 进 行 下 一 步 判 断；否 则，认 为 无 异 常，不 进 行 冲 刷 预 警；d）针 对 满 足 步 骤 c）的 异 常 连 续 超 限 频 率 序 列 计 算 控 制 指 标 Ms，若 满 足 Msc Ms，则 认 为 监 测 到 模态 异 常 趋 势 项 变 化，并 进 行 冲 刷 预 警；否 则，认 为 正 常 信 号 波 动，不 进 行 冲 刷 预 警。6.3.2 完 成 一 次 冲 刷 预 警 并 进 入 下 轮 待 识 别 时 频 序 列，应 重 复 6.3.1 规 定 的 步 骤。6.3.3 冲 刷 概 率 评 定 流 程 图 如 图 1 所 示。图 1 异 常 信 号 序 列 趋 势 检 测 法 冲 刷 概 率 评 定 流 程 图6.3.4 待 识 别 时 频 序 列 为 汛 期 监 测 数 据 或 序 列 时 间 长 度 不 小 于 1 年 的 监 测 数 据 应 进 行 冲 刷 概 率 评 定，计 算 频 率 控 制 阈 值 UCL和 LCL宜 剔 除 既 有 冲 刷 造 成 的 异 常 波 动 影 响；宜 采 用 相 同 数 据 源 的 枯 水 期（1月3 月）时 频 序 列 监 测 数 据 根 据 6.2.3 重 新 计 算 频 率 控 制 阈 值 UCL和 LCL，再 进 行 原 监 测 据 冲 刷 概 率评 定。6.3.5 桥 梁 冲 刷 分 级 预 警 应 符 合 下 列 规 定。a）桥 梁 冲 刷 分 级 预 警 应 基 于 6.3.16.3.4 规 定 的 冲 刷 概 率 评 定 步 骤 与 原 则 进 行。b）桥 梁 冲 刷 分 级 预 警 超 限 阈 值 应 分 为 三 级，当 监 测 指 标 超 过 各 级 超 限 阈 值 时，应 实 时 动 态 报 警。c）桥 梁 冲 刷 各 级 超 限 阈 值 设 定 宜 符 合 下 列 规 定：1）超 限 阈 值 宜 根 据 监 测 内 容 历 史 统 计 值、仿 真 计 算 值、设 计 理 论 值、社 会 经 济 可 接 受 程 度 等 因素 自 主 设 定；2）超 限 阈 值 可 根 据 桥 梁 健 康 度 和 技 术 状 况 进 行 动 态 调 整。6DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 4d）监 测 数 据 超 限 阈 值 设 定 宜 符 合 表 2 的 规 定。表 2 超 限 报 警 阈 值 设 定 表报 警 类 别稳 定 安 全报 警 内 容基 础 冲 刷超 限 阈 值（其 中 基 础 阈 值 可 按 6.2.5 推 荐 阈 值 取）PL/Uc,Msc皆 设 定 为 0.8 倍 的 基 础 阈 值，且 Tsc设 定 为 1.2 倍 的 基 础 阈 值，发 生 冲 刷 预 警PL/Uc,Tsc,Msc皆 设 定 为 1.0 倍 的 基 础 阈 值，发 生 冲 刷 预 警PL/Uc,Msc皆 设 定 为 1.2 倍 的 基 础 阈 值，且 Tsc设 定 为 0.8 倍 的 基 础 阈 值，发 生 冲 刷 预 警超 限级 别一 级二 级三 级6.3.6 桥 梁 冲 刷 分 级 预 警 的 其 他 要 求 可 按 JT/T 10372022 中 11.3 的 相 关 规 定 执 行。6.4 冲 刷 预 警 后 对 策 与 措 施监 测 数 据 和 分 析 结 果 超 限 出 现 表 2 中 情 况 时，应 按 表 3 的 规 定 实 施 预 警 后 对 策 与 措 施。表 3 冲 刷 分 级 预 警 后 对 策 与 措 施 建 议 表报 警 内 容基 础 冲 刷超 限级 别一 级二 级三 级对 策 与 措 施 实 施桥 梁 基 础 存 在 冲 刷 可 能，建 议 持 续 监 测 数 据 分 析，注 意 预 警 等 级 是 否 进 一 步 变 化桥 梁 基 础 较 大 可 能 正 在 发 生 冲 刷，建 议 择 机 开 展 基 础 水 下 精 细 检 测，注 意 预 警 等 级 是 否 进 一 步 变 化桥 梁 基 础 极 大 可 能 正 在 发 生 冲 刷，建 议 尽 快 开 展 基 础 水 下 精 细 检 测，确 定 基 础 冲 刷 病 害 情 况，并 采 取相 应 的 处 置 措 施7 实 施 周 期7.1 桥 梁 冲 刷 健 康 监 测 系 统 用 于 桥 梁 冲 刷 动 力 识 别 与 快 速 筛 查 应 至 少 连 续 实 施 冲 刷 评 定 1 年 以 上，且具 有 相 对 应 的 完 整 时 间 长 度 振 动 监 测 与 环 境 监 测 数 据。7.2 特 殊 情 况 下，若 不 具 备 1 年 以 上 连 续 监 测 条 件，应 至 少 具 备 冬 季（1 月3 月）及 汛 期（6 月8 月）的监 测 数 据 与 冲 刷 评 定 实 施 条 件。7DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 4附 录 A（资 料 性）模 态 变 化 趋 势 项 指 标 的 构 建 原 理A.1 冲 刷 深 度 宜 与 结 构 频 率 线 性 相 关，如 图 A.1 所 示。标 引 符 号 说 明：R2 拟 合 决 定 系 数。图 A.1 冲 刷 深 度 频 率 关 系 图A.2 时 频 序 列 经 核 密 度 估 计 后，频 率 分 布 满 足 如 图 A.2 所 示 正 态 分 布，位 于 显 著 性 水 平 对 应 分 位 点范 围 外 的 频 率 分 布 可 视 为 小 概 率 事 件，因 而 可 作 为 异 常 信 号 进 行 处 理。图 A.2 模 态 变 化 趋 势 项 指 标 异 常 警 戒 控 制 模 型8DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 4附 录 B（资 料 性）趋 势 项 异 变 判 定 阈 值 的 理 论 推 导趋 势 项 异 变 判 定 阈 值 的 理 论 推 导 步 骤 如 下：a）满 足 正 态 分 布 的 统 计 量 X，其 概 率 密 度 模 型 X Y（，2）应 按 公 式（B.1）计 算：f(x)=12 e-(x-)2)2 2（B.1）式 中：f（x）概 率 模 型 函 数；模 型 期 望 值；模 型 标 准 差。b）对 于 X Y（，2）上 的 某 一 分 位 点，应 按 公 式（B.2）计 算：P|X X/2|=1-（B.2）式 中：P 概 率 值；X 2 正 态 分 布 的 上/2 分 位 点。c）根 据 样 本 估 计 原 理，利 用 样 本 统 计 量 Q 估 计 模 型 参 数 按 公 式（B.3B.4）计 算：=mean(Qi)=inQin（B.3）=std()Qin=in(Qi-Q)nn（B.4）式 中：-Q 统 计 量 均 值；n 样 本 数 量；均 值 的 点 估 计 值；标 准 差 的 点 估 计 值。d）标 准 正 态 分 布 X N（0，1）分 位 点 可 查 询 对 应 Z 2取 值，按 公 式（B.5）转 化：X=|Y-（B.5）e）代 入 Z 2，即 可 求 得 统 计 量 Q 分 位 点 对 应 控 制 阈 值：UCL=mean(Qi)+Z/2s t d(Qi)nLCL=mean(Qi)-Z/2s t d(Qi)n（B.6）9DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 4附 录 C（资 料 性）工 程 应 用 实 例C.1 基 于 某 桥 桥 梁 健 康 监 测 系 统 监 测 数 据 给 出 了 不 同 显 著 性 水 平 下，利 用 时 频 序 列 进 行 冲 刷 概 率 评 定的 效 果 图（见 图 C.1 图 C.3）。图 C.1 冲 刷 评 定 与 预 警 效 果 图（置 信 度 水 平 9 9%，=0.0 1）图 C.2 冲 刷 评 定 与 预 警 效 果 图（置 信 度 水 平 9 7%，=0.0 3）图 C.3 冲 刷 评 定 与 预 警 效 果 图（置 信 度 水 平 9 5%，=0.0 5）1 0DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 4C.2 以 枯 水 期 1 月 份 监 测 时 频 序 列 为 基 础 根 据 6.2.3 计 算 频 率 控 制 阈 值 UCL、LCL，剔 除 既 有 冲 刷 造 成 的异 常 波 动 影 响，如 图 C.4 所 示。图 C.4 冬 季 数 据 计 算 ULC 及 LCL 阈 值 范 围 图（1 月）C.3 利 用 C.2 所 得 频 率 控 制 阈 值 UC L、LC L进 行 汛 期 监 测 数 据 冲 刷 概 率 评 定 效 果，如 图 C.5 所 示。图 C.5 冬 季 数 据 计 算 ULC 及 LCL 应 用 于 洪 水 季 节 检 测 结 果（6 月）C.4 利 用 C.2 所 得 频 率 控 制 阈 值 UCL、LCL进 行 全 年 监 测 数 据 冲 刷 概 率 评 定 效 果，如 图 C.6 所 示。图 C.6 全 年 监 测 数 据 检 测 结 果（2 0 1 7 年）1 1DB 3 2/T 4 8 2 0 2 0 2 4参 考 文 献1 JT/T 1037 2022 公 路 桥 梁 结 构 监 测 技 术 规 范 1 2