基于ARIMA-BP神经网络模型的桥梁SHM应变预测分析

作者：邱卓; 胡琼清; 伍伟斌; 钟菊芳; 万灵

来源：科技和产业, 2022, 22(08): 392-397.

DOI：10.3969/j.issn.1671-1807.2022.08.061

• 结构健康监测(SHM)
• 自回归积分滑动平均模型(ARIMA)
• BP神经网络
• 加权预测
• 组合预测

桥梁结构健康监测的应变监测数据具有较强的趋势性与随机性，为提升数据的预测精度，提出将传统单一的自回归积分滑动平均模型(ARIMA)和BP神经网络预测模型进行加权与组合，并将这两种方法分别运用于江西省某跨江大桥桥梁结构健康监测系统记录的应变监测数据的预测进行验证。结果表明：仅运用单一模型预测时，BP神经网络的预测效果要优于ARIMA模型；加权与组合模型的预测精度均优于单一模型，其中加权模型及组合模型的残差平方和(SSE)与BP神经网络模型相差最大，分别高达50.23%与49.87%;对比加权模型与组合模型的各项误差指标，发现二者预测模型的预测精度极为接近；单一预测模型的误差包络范围大于其他两类模型，其中ARIMA模型的误差总和约为50με,BP神经网络模型的误差总和约为30με,加权模型的误差总和约为21.09με,组合模型的误差总和约为20.97με。经分析，加权预测模型与组合预测模型均能实现对桥梁SHM应变预测。

• 单位
  南昌航空大学; 建筑工程学院; 江西省交通科学研究院; 浙江大学