基于CART算法的桥梁损伤动力数据分析方法

作者：项长生; 刘海龙; 赵驰; 苏天涛^*

来源：长安大学学报(自然科学版), 2023, 43(04): 50-59.

DOI：10.19721/j.cnki.1671-8879.2023.04.006

• 桥梁工程
• 损伤识别
• CART算法
• 附加质量法
• 模态应变能

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(classfication 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。

• 单位
  兰州理工大学; 土木工程学院