1.一种基于梯度提升机的桥梁缆索安全性预测方法,,具体步骤如下,其特征在于:步骤1:开展不同腐蚀条件、不同腐蚀时间的单根钢丝腐蚀试验;
步骤2:对腐蚀后的钢丝开展高温加热试验后,对其进行拉伸试验,得到腐蚀钢丝在不同高温TE加热后的抗拉强度fC,T(i,TE),将所测得的数据组合成训练数据集,并建立梯度提升机模型;
步骤3:根据实桥火灾和缆索腐蚀情况,测得腐蚀条件C(i)、腐蚀时间T(i)、缆索最外层钢丝的最高温度Tmax,利用梯度提升机模型计算单根钢丝腐蚀和高温作用下的抗拉强度fC,T(i,TEmax);
步骤4:根据桥梁监测系统测得缆索力f,根据缆索的截面A0,计算出单根钢丝i承受的应力S(i);
步骤5:根据单根钢丝腐蚀和高温作用下的抗拉强度fC,T(i,TEmax)、承受的应力S(i),当fC,T(i,TEmax)>S(i)时,则单根钢丝安全,否则单根钢丝不能继续承载,直至断裂;
步骤6:当有钢丝i断裂至n根时,重新计算得到缆索结构的有效截面An,计算得到单根钢丝i承受的应力S(i);
步骤7:重复步骤3~步骤6,计算得到钢丝断丝率 当断丝率大于2%时认为缆索结构不安全,否则缆索结构处于安全状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于梯度提升机的桥梁缆索安全性预测方法,其特征在于:步骤2中建立梯度提升机模型的过程表示如下:步骤2.1,初始化模型,初始化一个常数模型F0(x),这个常数是所有训练数据的标签的平均值,x表示数据样本中的腐蚀条件、腐蚀时间、钢丝温度;
步骤2.2,迭代训练
计算残差rmi:
式中,rmi表示第m次迭代时,第i个样本的残差,其中m=1,2,...,M,m是模型迭代的次数,也代表当前正在训练的弱学习器的索引,M为总的迭代次数或弱学习器的数量;L(yi,F(xi)是损失函数,yi是第i个样本的真实标签,F(xi)是当前模型对第i个样本的预测值,是求梯度;
使用残差rmi作为标签训练一个新的弱学习器hm(x);hm(x)表示第m次迭代训练的弱学习器,为一棵决策树;用线搜索找到一个常数γm,使得Fm(x)=Fm‑1(x)+γmhm(x)能够最小化损失函数,其损失函数可表示为:按照下式来更新模型:
Fm(x)=Fm‑1(x)+vγmhm(x)
式中,v是学习率,它控制了每棵树hm(x)对最终模型的贡献,Fm(x)是第m次迭代后的累积模型,Fm‑1(x)是第m‑1次迭代后的累积模型;
步骤2.3,模型融合,将所有弱学习器进行加权和处理获得最终梯度提升机F(x):
3.根据权利要求1所述的一种基于梯度提升机的桥梁缆索安全性预测方法,其特征在于:步骤3中利用梯度提升机模型计算单根钢丝腐蚀和高温作用下的抗拉强度fC,T(i,TEmax)的过程可以表示如下:fC,T(i,TEmax)=F(x')
式中,F()是梯度提升机,x'是根据实桥火灾和缆索腐蚀情况测得的腐蚀条件C(i)、腐蚀时间T(i)、缆索最外层钢丝的最高温度Tmax。