BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT NGUYỄN THÙY LINH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ CÔNG TRÌNH CẦU TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM NGÀNH KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA BẢN ĐỒ MÃ SỐ 9 520[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN THÙY LINH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CƠNG NGHỆ QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ CƠNG TRÌNH CẦU TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ MÃ SỐ: 9.520503 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2022 Cơng trình hồn thành tại: Bộ mơn Trắc địa cơng trình, Khoa Trắc địa - Bản đồ Quản lý đất đai, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Trần Khánh, Trường Đại học Mỏ - Địa chất PGS TS Hồ Thị Lan Hương, Trường Đại học Giao thông Vận tải Phản biện 1: GS TSKH Hoàng Ngọc Hà Phản biện 2: TS Lê Văn Hiến Phản biện 3: PGS TS Nguyễn Quang Tác Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường, họp Trường Đại học Mỏ - Địa chất, vào hồi tháng năm 2022 Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc Gia Việt Nam Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất ngày MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Quan trắc chuyển dịch cơng trình cầu thực với mục đích thu thập số liệu chuyển dịch cơng trình cách xác, với số liệu quan trắc khác sử dụng để tính tốn thay đổi nội lực từ đánh giá, dự báo mức độ an toàn; kiểm tra thiết kế; cảnh báo nguy hiểm; cung cấp số liệu phục vụ cho việc tu, sửa chữa cầu trình khai thác Với cơng trình cầu lớn, có kết cấu phức tạp, để đảm bảo yêu cầu độ xác cao quan trắc chuyển dịch, lại đo điều kiện khó khăn, khối lượng liệu quan trắc thường lớn việc nghiên cứu giải pháp cơng nghệ xử lý, phân tích số liệu nhằm thuận lợi đo đạc, nâng cao độ xác quan trắc chuyển dịch cầu cần thiết quan trọng Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu đề xuất giải pháp cơng nghệ nhằm nâng cao độ xác quan trắc chuyển dịch cầu Đối tượng nghiên cứu cầu có kết cấu cứng cầu dây văng Phạm vi nghiên cứu thuộc lĩnh vực quan trắc chuyển dịch cầu trình khai thác Việt Nam Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu sơ đồ đo hướng chuẩn dạng tổng quát ứng dụng nguyên lý số bình phương nhỏ để xử lý số liệu đo hướng chuẩn tổng quát quan trắc chuyển dịch ngang cầu cứng; Nghiên cứu ứng dụng GNSS - RTK quan trắc chuyển dịch theo phương đứng cầu dây văng; Nghiên cứu ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) thành lập mơ hình chuyển dịch cầu dây văng dựa tác động yếu tố tải trọng động đến chuyển dịch cầu Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thống kê, phân tích, thực nghiệm, so sánh, tốn học ứng dụng tin học Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Luận án góp phần hồn thiện lý thuyết xử lý số liệu lưới khống chế trắc địa hướng chuẩn quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình cầu Đồng thời sở khoa học việc xây dựng quy chuẩn quan trắc chuyển dịch cầu dây văng ứng dụng cơng nghệ GNSS RTK Ngồi phát triển ứng dụng ANN thành lập mơ hình chuyển dịch dựa số lượng liệu lớn hệ thống quan trắc kết cấu cầu dây văng Các kết nghiên cứu ứng dụng giảng dạy, nghiên cứu khoa học thực tế sản xuất Các luận điểm bảo vệ - Luận điểm thứ nhất: Tổng quát hóa sơ đồ đo hướng chuẩn ứng dụng nguyên lý số bình phương nhỏ để xử lý số liệu đo hướng chuẩn sơ đồ cho phép ứng dụng phương pháp hướng chuẩn quan trắc chuyển dịch ngang cầu cứng xác, linh hoạt, thuận tiện - Luận điểm thứ hai: Công nghệ GNSS - RTK quan trắc chuyển dịch cầu dây văng phân tích số liệu quan trắc theo ANN cho phép thành lập mơ hình chuyển dịch cầu đạt độ xác cao Các điểm luận án - Đề xuất sơ đồ hướng chuẩn tổng quát để xây dựng bậc lưới sở, lưới quan trắc xử lý số liệu đo sơ đồ tổng quát theo nguyên lý số bình phương nhỏ quan trắc chuyển dịch ngang cầu cứng - Nghiên cứu độ xác đánh giá khả ứng dụng quan trắc chuyển dịch cầu dây văng theo phương đứng GNSS - RTK điều kiện Việt Nam - Nghiên cứu ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo nhằm thành lập mơ hình chuyển dịch cầu dây văng dựa tác động tải trọng động Cấu trúc nội dung luận án Luận án gồm ba phần: mở đầu, chương nội dung kết luận Chương TỔNG QUAN VỀ QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH CẦU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1 Tổng quan cơng trình cầu 1.2 Tổng quan quan trắc chuyển dịch cơng trình cầu 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu lý thuyết thực tiễn quan trắc chuyển dịch cầu giới Việt Nam 1.3.1 Trên giới Nghiên cứu phương pháp đo xử lý số liệu đo hướng chuẩn Nghiên cứu ứng dụng GNSS -RTK quan trắc chuyển dịch cầu Nghiên cứu ứng dụng ANN để xử lý số liệu quan trắc chuyển dịch Các cầu dây văng có lắp đặt GNSS hệ thống quan trắc kết cấu 1.3.2 Tại Việt Nam Nghiên cứu phương pháp hướng chuẩn quan trắc chuyển dịch cơng trình Nghiên cứu lý thuyết tổng quát phương pháp thành lập, bình sai lưới khống chế trắc địa sở, đánh giá độ ổn định mốc Nghiên cứu độ xác GNSS - RTK khả ứng dụng GNSS - RTK quan trắc chuyển dịch cầu dây văng gồm hướng dẫn việc lựa chọn, thiết kế lắp đặt thiết bị, phương pháp đo GNSS Nghiên cứu ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo thành lập mô hình chuyển dịch cơng trình cơng trình thủy điện, hầm lò Một số cầu dây văng lắp đặt GNSS thuộc hệ thống quan trắc kết cấu 1.4 Đánh giá chung tình hình nghiên cứu định hướng nghiên cứu luận án 1.4.1 Các thành tựu đạt - Phương pháp hướng chuẩn áp dụng quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình xây dựng chịu áp lực từ phía nhà máy thủy điện, cầu… - Việc nghiên cứu đánh giá độ xác, khả ứng dụng GNSS - RTK quan trắc chuyển dịch cơng trình theo phương ngang, phương dọc nghiên cứu nhiều, đạt độ xác cao - ANN cơng cụ mạnh để giải tốn có tính phi tuyến sử dụng phổ biến dự báo thiên tai, chứng khốn,… 1.4.2 Các vấn đề cịn tồn - Với yêu cầu độ xác cao mà phải đo điều kiện khó khăn vượt qua sơng, hồ,… việc áp dụng cứng nhắc bốn sơ đồ đo hướng chuẩn suốt trình quan trắc chuyển dịch ngang cầu cứng gây nhiều trở ngại cho công tác đo đạc - Việc nghiên cứu đánh giá độ xác quan trắc chuyển dịch cầu dây văng GNSS - RTK theo phương đứng chưa có nhiều - Chưa có nghiên cứu sâu ứng dụng ANN xử lý, phân tích số lượng lớn số liệu quan trắc chuyển dịch cầu dây văng 1.4.3 Các hướng nghiên cứu luận án - Nghiên cứu sơ đồ đo hướng chuẩn dạng tổng quát ứng dụng nguyên lý số bình phương nhỏ để xử lý số liệu đo hướng chuẩn theo sơ đồ tổng quát - Nghiên cứu độ xác GNSS - RTK quan trắc chuyển dịch theo phương đứng cầu dây văng - Nghiên cứu ứng dụng ANN thành lập mơ hình chuyển dịch theo ba phương X, Y, Z cầu dây văng Chương NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG CHUẨN TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CẦU CỨNG 2.1 Đặc điểm kết cấu, yêu cầu kỹ thuật quan trắc chuyển dịch ngang cầu kết cấu cứng 2.2 Hệ thống lưới quan trắc chuyển dịch ngang 2.3 Phương pháp hướng chuẩn quan trắc chuyển dịch ngang cầu cứng 2.4 Nghiên cứu mơ hình hướng chuẩn tổng qt 2.4.1 Mơ hình hóa phép đo hướng chuẩn Trong sơ đồ hướng chuẩn, điểm đặt máy k, điểm định hướng j, điểm đo i hệ toạ độ giả định có trục hoành trùng với hướng chuẩn Đại lượng đo i, độ lệch hướng yi, khoảng cách điểm quan trắc Ski, Sij Trong hướng chuẩn, đường nối kj đường đáy đo Hình 10: Sơ đồ hướng chuẩn tổng quát Ở Hình 10 mối quan hệ hình học trị đo độ lệch hướng y (so với hướng chuẩn gốc) biểu diễn phương trình sau: ∆ 𝑐𝑜𝑠 𝛼 𝑥 −𝑥 𝑥 −𝑥 = 𝑦𝑖 − 𝑥 𝑗−𝑥 𝑖 𝑦𝑘 − 𝑥 𝑖 −𝑥𝑘 𝑦𝑗 𝑗 𝑐𝑜𝑠𝛼 = 𝑘 𝑗 (2.11) 𝑘 𝑥𝑗 −𝑥𝑘 (2.12) ∆𝑑𝑘𝑗 ∆= 𝑐𝑜𝑠𝛼 ( y x j xi y xi xk y ) i k j x j xk (2.13) x j xk : trị đo độ lệch i so với hướng kj; yk , yi, yj: tung độ k, i, j Đối với trị đo thứ m có phương trình số hiệu chỉnh dạng tổng quát: 𝑣𝑚 = 𝜕∆𝑚 𝛿𝑦1 𝜕𝑦1 + ⋯+ 𝜕∆𝑚 𝛿𝑦𝑡 𝜕𝑦𝑡 − ∆𝑚 hay 𝑣𝑚 = 𝑎𝑚1 𝛿𝑦1 + ⋯ + 𝑎𝑚𝑡 𝛿𝑦𝑡 −∆𝑚 (2.14) Xác định hệ số phương trình số hiệu chỉnh: Đối với ẩn khơng tham gia vào (2.14) có hệ số 𝑎𝑚 = Hệ số ai, ak, aj xác định: 𝑎𝑚𝑖 = 𝑐𝑜𝑠𝛼 𝑎𝑚𝑘 = 𝑎𝑚𝑗 = 𝛥𝑥𝑗𝑖 +𝛥𝑥 √𝛥𝑦𝑘𝑗 𝑘𝑗 𝛥𝑥𝑖𝑘 2 +𝛥𝑥𝑘𝑗 √𝛥𝑦𝑘𝑗 (2.15) + 𝑦𝑘 𝛥𝑥𝑗𝑖 × − 𝑦𝑗 𝛥𝑥𝑖 𝑘 × 𝑦𝑗 −𝑦𝑘 )3 √(𝛥𝑦𝑘𝑗 +𝛥𝑥𝑘𝑗 𝑦𝑗 −𝑦𝑘 2 +𝛥𝑥𝑘𝑗 ) √(𝛥𝑦𝑘𝑗 (2.16) (2.17) Với trị đo thành lập phương trình dạng (2.14) 2.4.2 Xử lý số liệu đo lưới hướng chuẩn theo nguyên lý số bình phương nhỏ Số lượng trị đo nhiều số ẩn số, hệ phương trình số hiệu chỉnh: 𝐴 𝑌 + ∆= 𝑉 với 𝑉 𝑇 = [𝑣1 … 𝑣𝑛 ]1×𝑛 𝑎11 𝑎12 … 𝑎1𝑡 𝑎21 𝑎22 … 𝑎2𝑡 𝐴=[ ] … … … … 𝑎𝑛1 𝑎𝑛2 … 𝑎𝑛𝑡 𝑇 ∆ = −[∆1 𝑌 𝑇 = [𝑌1 (2.18) … ∆𝑛 ]1×𝑛 … 𝑌𝑡 ]1×𝑡 𝑛𝑥𝑡 Số hiệu chỉnh tọa độ điểm quan trắc theo trục tung xác định cách giải hệ phương trình theo nguyên lý số bình phương nhỏ Lúc có hệ phương trình chuẩn: 𝐴𝑇 𝐴𝑌 + 𝐴𝑇 ∆= (2.19) Giải hệ phương trình chuẩn có tung độ (y) điểm quan trắc: 𝑌 = −(𝐴𝑇 𝐴)−1 𝐴𝑇 ∆ (2.20) Ứng dụng thuật toán để lập chương trình xử lý tính tốn độ lệch hướng quan trắc cơng trình phương pháp đo hướng chuẩn 2.5 Thành lập lưới khống chế sở theo đồ hình hướng chuẩn 2.5.1 Cơ sở lý thuyết Để nâng cao độ xác quan trắc chuyển dịch ngang cầu cứng phương pháp hướng chuẩn, lưới hướng chuẩn thành lập Lúc lưới hướng chuẩn gồm điểm thay điểm đầu Hình 11: Sơ đồ lưới sở thành lập theo đồ hình hướng chuẩn 2.5.2 Quy trình tính tốn Để đánh giá độ ổn định điểm mốc sở định vị mạng lưới khống chế trắc địa toán xử lý số liệu lưới sở theo phương pháp hướng chuẩn phương pháp bình sai lưới tự với quy trình tính lặp nhích dần áp dụng thể hình vẽ 2.13 Hình 13: Sơ đồ xử lý số liệu lưới sở 2.6 Chuyển dịch ngang cầu cứng theo số liệu quan trắc hướng chuẩn 2.6.1 Xác định độ chuyển dịch ngang điểm quan trắc Độ chuyển dịch ngang điểm quan trắc m chu kỳ i so sánh với chu kỳ đầu (chu kỳ 0) qua công thức sau: (𝑖) (𝑜) 𝑦𝑚 = 𝑦𝑚 − 𝑦𝑚 (2.40) 2.6.2 Biểu đồ chuyển dịch ngang,đánh giá chuyển dịch tổng thể cầu Quan trắc n điểm 𝑋 = (𝑥1 , 𝑥2 , … 𝑥𝑛 )𝑇 , vector chuyển dịch ngang theo hướng vng góc với trục cơng trình 𝑌 = (𝑦1 , 𝑦2 , … 𝑦𝑛 )𝑇 , lập mặt cắt chuyển dịch ngang đường gấp khúc G Hình 15: Tham số chuyển dịch ngang cơng trình Xấp xỉ (G) đường thẳng (L) cho tổng bình phương độ lệch đỉnh G so với đường thẳng L nhỏ [𝑉𝑞2 ] → 𝑀𝑖𝑛 L gọi đường thẳng chuyển dịch ngang xác suất Phương trình đường thẳng L viết dạng: yi = a.xi + b ( với a = tg ) (2.41) - Góc nghiêng đường thẳng so với phương nằm ngang b - Giá trị chuyển dịch ngang cơng trình điểm gốc tọa độ Kết luận chương Đề xuất sơ đồ đo hướng chuẩn tổng quát ứng dụng nguyên lý số bình phương nhỏ để xử lý số liệu đo hướng chuẩn theo sơ đồ quan trắc chuyển dịch ngang cầu có kết cấu cứng Chương NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GNSS - RTK TRONG QUAN TRẮC VÀ PHÂN TÍCH CHUYỂN DỊCH CẦU DÂY VĂNG 3.1 Quan trắc kết cấu cơng trình cầu dây văng 3.2 Ứng dụng GNSS - RTK quan trắc chuyển dịch cầu 3.3 Nghiên cứu đánh giá độ xác quan trắc chuyển dịch theo phương đứng cầu dây văng phương pháp GNSS - RTK điều kiện Việt Nam 3.3.1 Quan trắc chuyển dịch theo phương đứng cầu dây văng phương pháp GNSS - RTK Giá trị hiệu độ cao đo GNSS - RTK điểm hai thời điểm khác xem giá trị hiệu độ cao chuẩn hay kết biên độ dao động (hiệu độ cao điểm thời điểm đo khác nhau) không bị ảnh hưởng dị thường độ cao [45] 3.3.2 Ứng dụng trung bình động lọc nhiễu số liệu GNSS- RTK Giá trị trung bình động kết đo chuyển dịch xác định [25]: 𝑥 = (𝑙𝑡 + 𝑙𝑡−1 + 𝑙𝑡−2 + ⋯ + 𝑙𝑡−𝑛+1 )/𝑛 (3.4) x giá trị trung bình động thời điểm t; lt giá trị đo chuyển dịch thời điểm t; n số thời điểm tính trung bình động 12 Mạng nơ-ron nhiều lớp ẩn Tuy nhiên, lớp ẩn đủ để ANN tính tốn với độ phức tạp hàm phi tuyến tính [23], [37], [56] Số lượng nơ-ron lớp ẩn phụ thuộc vào yếu tố số đầu vào, đầu ra, độ nhiễu liệu đầu mong muốn, hàm mục tiêu, kiến trúc mạng, thuật toán luyện mạng 3.5.3 Huấn luyện mạng nơ-ron nhân tạo Việc tìm trọng số tối ưu phải dựa vào vào thuật toán huấn luyện mạng Các thuật toán thuộc phương pháp huấn luyện mạng, học có giám sát học khơng giám sát - Học có giám sát: Mạng huấn luyện dựa tập hợp mẫu huấn luyện (các cặp mẫu đầu vào x đầu thực tế d) Sự khác biệt đầu thực tế với đầu tính tốn mạng thuật toán sử dụng để điều chỉnh trọng số - Học khơng có giám sát: Q trình huấn luyện khơng có so sánh với kết đầu thực tế để đầu mạng hay sai 3.5.4 Giải thuật lan truyền ngược 3.5.4.1 Hàm mục tiêu Hàm mục tiêu hay sử dụng theo công thức sau [6], [23]: 𝐸 = ∑𝑛𝑖=1(𝑑𝑖 − 𝑦𝑖 )2 (3.20) di, yi: tương ứng đầu thực tế liệu đầu tính tốn mạng 3.5.4.2 Giải thuật lan truyền ngược Giải thuật lan truyền ngược phương pháp học có giám sát thường sử dụng mạng nơ-ron truyền thẳng nhiều lớp Thuật toán lan truyền ngược thực bước truyền thông tin sau: Đầu tiên tín hiệu vào xi truyền từ đầu vào đến đầu tạo tín hiệu yi Sau sai lệch liệu thực tế (di) liệu đầu tính tốn (yi) truyền ngược từ lớp trở lớp trước để điều chỉnh trọng số cho trọng số làm cho hàm mục tiêu E bé Quá trình tìm trọng số lặp lặp lại hàm mục tiêu đạt giá trị nhỏ 13 Hình 3.26: Sơ đồ trình lan truyền ngược Trên sở nguyên tắc giải thuật trên, thuật toán lan truyền ngược thực theo sơ đồ sau: Hình 3.28: Sơ đồ thuật tốn mạng nơ-ron 14 3.5.4.3 Các số đánh giá độ xác kết huấn luyện ANN Để đánh giá độ xác kết huấn luyện mạng kết lập mơ hình chuyển dịch, số thường sử dụng sau [23]: Sai số bình phương trung bình MSE (Mean Square Error): 𝑀𝑆𝐸 = 𝑛 ∑𝑛𝑖=1(𝑦𝑖 − 𝑑𝑖 )2 (3.40) Sai số trung phương RMSE (Root Mean Square Error): 𝑅𝑀𝑆𝐸 = √ ∑𝑛 𝑖=1(𝑦𝑖 −𝑑𝑖 ) 𝑛 (3.41) Sai số tuyệt đối trung bình MAE (Mean Absolute Error): 𝑀𝐴𝐸 = 𝑛 ∑𝑛𝑖=1|𝑦𝑖 − 𝑑𝑖 | (3.42) với 𝑦𝑖 : Giá trị đầu tính tốn từ mạng; 𝑑𝑖 : Giá trị đầu thực tế Hệ số xác định (hệ số hồi quy): 𝑅2 = − ∑𝑛 𝑖=1(𝑑𝑖 −𝑦𝑖 ) ̅ ∑𝑛 𝑖=1(𝑑𝑖 −𝑑) (3.43) 𝑑̅𝑖 : Giá trị đầu thực tế trung bình Sai số MSE, RMSE, MAE nhỏ kết huấn luyện ANN tốt ngược lại Với hệ số xác định, R2 lớn kết mơ hình chuyển dịch đạt độ xác cao 3.5.5 Ứng dụng ANN xây dựng mơ hình chuyển dịch cầu 3.5.5.1.Ứng dụng chung ANN 3.5.5.2.Ứng dụng ANN xây dựng mơ hình chuyển dịch cầu dây văng a Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển dịch cầu dây văng Việc tính tốn xây dựng mơ hình chuyển dịch cầu dây văng dựa vào yếu tố ảnh hưởng đến kết lập mơ hình Cầu dây văng thường có nhịp dài, độ cứng nhỏ, lại có thêm hệ dàn dây cột tháp cao nên dễ nhạy cảm với tải trọng tác động gió, nhiệt độ, hoạt tải phương tiện giao thơng Vận tốc gió nhiệt độ chứng minh hai yếu tố môi trường ảnh hưởng lớn đến chuyển dịch cầu dây văng [9], [69] Ngoài ra, cấu tạo cầu dây văng đỉnh tháp cầu nối với dầm thơng qua dây cáp Các dây cáp 15 kéo căng đỡ lấy dầm Theo tài liệu [42], [43], [69], chuyển dịch theo phương đứng điểm nhịp cầu cịn chuyển dịch đỉnh tháp gây nên Như vậy, nhiệt độ, hoạt tải phương tiện lưu thông, chuyển dịch đỉnh tháp nguyên nhân gây chuyển dịch điểm nhịp cầu số liệu đầu vào trình xây dựng mơ hình chuyển dịch điểm nhịp cầu dây văng b Ứng dụng ANN lập mô hình chuyển dịch cầu dây văng Để xác định tình trạng cầu dựa số lượng lớn số liệu quan trắc nhiều loại cảm biến khác thuộc hệ thống SHM, kỹ thuật khai thác liệu áp dụng Bài báo [57] chứng minh ANN sử dụng nhiều nhất, chiếm 30% nghiên cứu xử lý, phân tích số liệu So với phương pháp khác, ANN có ưu điểm bật xây dựng mơ hình phi tuyến tính, tính tốn nhanh xử lý, phân tích liệu lớn Trong xác định hư hỏng cầu, mạng nơ-ron truyền thẳng nhiều lớp áp dụng để xây dựng mơ hình dự đốn dao động cầu Công bố khoa học [44], [45], [60] đề xuất phương pháp để phát hư hỏng cầu cách lập mơ hình thay đổi tần số dao động riêng dựa số liệu đo máy gia tốc kế Với ưu điểm trên, ANN truyền thẳng nhiều lớp mạnh tốn xây dựng mơ hình chuyển dịch, dự báo, nhận dạng hư hỏng,… c Quy trình thành lập mơ hình chuyển dịch cầu dây văng ANN Q trình xây dựng mơ hình chuyển dịch cầu theo bước sau: Bước 1: Chuẩn bị liệu thực sau: -Thu thập liệu: Để huấn luyện ANN liệu thu thập gồm có nhiệt độ, gió, ứng suất, chuyển vị theo phương X, Y, Z điểm nhịp chính, điểm đỉnh tháp cầu dây văng Các số liệu phải đo thời điểm đo thời gian dài 16 -Tiền xử lý số liệu: Do tính tốn đơn giản giữ xu hướng dao động cầu nên trung bình động áp dụng để lọc nhiễu số liệu [70] - Xác định mối quan hệ tương quan chuyển dịch theo phương X, Y, Z điểm nhịp cầu với gió, nhiệt độ, ứng suất, chuyển dịch điểm đỉnh tháp để làm sở lựa chọn biến đầu vào cho trình xây dựng mơ hình chuyển dịch ANN Bước 2: Xây dựng mơ hình chuyển dịch cầu -Thiết kế ANN dựa sở liệu đầu vào, cấu trúc mạng, thuật tốn, thơng số tối ưu điều chỉnh q trình huấn luyện Sau huấn luyện mạng cách điều chỉnh trọng số liên kết Kết trình luyện mạng hiển thị sai số MSE hệ số hồi quy R2 Bước 3: Đánh giá mơ hình chuyển dịch cầu Nhằm đảm bảo chất lượng mơ hình chuyển dịch cầu thành lập tiến hành đánh giá độ xác mơ hình Dựa vào số MSE, RMSE, MAE, R2 để từ xác định mơ hình tốt Kết luận chương - Độ xác GNSS - RTK quan trắc chuyển dịch cầu dây văng theo phương đứng nghiên cứu đánh giá dựa yếu tố sai số trung phương hiệu độ cao hai thời điểm liên tiếp, sai số trung phương lần đo thời điểm đo, sai số trung phương lần đo trị đo kép Các sai số so sánh với sai số cho phép quan trắc chuyển dịch cầu dây văng để từ đánh giá độ xác phương pháp GNSS - RTK - Nghiên cứu ứng dụng mạng nơ-ron truyền thẳng nhiều lớp với thuật toán lan truyền ngược xây dựng mơ hình chuyển dịch cầu dây văng Đồng thời đưa quy trình xây dựng mơ hình chuyển dịch cầu ANN xác định số liệu đầu vào để huấn luyện mạng nhiệt độ, ứng suất, chuyển dịch theo phương điểm nhịp chính, điểm đỉnh tháp lựa chọn phương pháp trung bình động để lọc nhiễu số liệu 17 Chương THỰC NGHIỆM 4.1 Thực nghiệm xử lý số liệu quan trắc chuyển dịch ngang cầu cứng Chương Dương 4.1.1 Giới thiệu chung cầu Chương Dương Đây cầu cứng, thẳng nên phương pháp hướng chuẩn chọn để quan trắc chuyển dịch ngang trụ cầu máy toàn đạc điện tử với mβ=±1.5” Yêu cầu độ xác quan trắc ±5mm Độ xác điểm yếu ±3.5mm,của lưới sở ±1.1mm, lưới quan trắc ±3.3mm 4.1.2 Sơ đồ phân bố mốc khống chế sở mốc quan trắc Hình 4.1: Sơ đồ hướng chuẩn quan trắc chuyển dịch ngang cầu 4.1.3 Kết đo kết bình sai lưới quan trắc chuyển dịch ngang cầu Chương Dương Ứng dụng sơ đồ đo hướng chuẩn tổng quát có kết đo độ lệch hướng thể bảng 4.3 Tiến hành xử lý số liệu có bảng 4.2, bảng 4.3, bảng 4.4 Bảng 4.2: Tọa độ bình sai sai số vị trí điểm STT Tên điểm Tọa độ bình sai Y(m) Sai số vị trí mY(m) CV2 200.0448 0.0009 CV3 200.0561 0.0016 … … … … 10 CV11 200.2001 0.0005 11 CV12 200.0132 0.0003 12 KC1 200.0391 0.0004 13 KC3 200.0447 0.0001 18 Bảng 4.3: Trị đo trị bình sai độ lệch hướng Kí hiệu bước đo TT Trị đo Hiệu Trị bình Đ Máy Định hướng Đ đo (m) chỉnh (m) sai (m) KC5 KC6 CV2 0.0440 -0.0002 0.0438 KC5 KC6 CV3 0.0560 -0.0008 0.0552 … … … … … … … 43 KC3 KC5 KC6 -0.0440 -0.0009 -0.0449 44 KC1 KC6 KC5 -0.0412 -0.0006 -0.0418 Bảng 4.4: Đánh giá độ lệch tọa độ điểm sở (đơn vị m) TT Tên điểm Tọa độ ck Độ lệch Tọa độ ck Đánh giá KC1 200.0403 -0.0012 200.0391 Ổn định KC3 200.0451 -0.0004 200.0447 Ổn định KC5 200.0000 0.0011 200.0011 Ổn định KC6 200.0000 0.0005 200.0005 Ổn định Sai số trung phương trọng số đơn vị m = ±2.2 (mm) 4.2 Thực nghiệm đánh giá độ xác quan trắc chuyển dịch theo phương đứng cầu Bạch Đằng GNSS - RTK 4.2.1 Mơ tả thực nghiệm Để đánh giá độ xác số liệu đo chuyển dịch theo phương đứng GNSS - RTK, tiến hành đo đạc thực nghiệm cầu dây văng Bạch Đằng Coi dao động cầu nhỏ, máy rover R8 hãng Trimble có tần số 1Hz gắn thước trượt Sơ đồ bố trí máy GNSS gồm trạm cố định, trạm động đặt điểm QT01, QT02 (là điểm nhịp cầu) Tại vị trí đo 1, 2, 3,…, thước trượt, máy thu tín hiệu liên tục phút Theo hồ sơ thiết kế cầu, giới hạn cho phép chuyển dịch nhịp cầu ±30cm Sai số cho phép quan trắc cầu chọn 1/10 giá trị giới hạn cho phép ±3cm ... GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1 Tổng quan cơng trình cầu 1.2 Tổng quan quan trắc chuyển dịch cơng trình cầu 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu lý thuyết thực tiễn quan trắc chuyển dịch cầu giới Việt Nam 1.3.1... xuất giải pháp cơng nghệ nhằm nâng cao độ xác quan trắc chuyển dịch cầu Đối tượng nghiên cứu cầu có kết cấu cứng cầu dây văng Phạm vi nghiên cứu thuộc lĩnh vực quan trắc chuyển dịch cầu trình. .. phương nhỏ quan trắc chuyển dịch ngang cầu cứng - Nghiên cứu độ xác đánh giá khả ứng dụng quan trắc chuyển dịch cầu dây văng theo phương đứng GNSS - RTK điều kiện Việt Nam - Nghiên cứu ứng dụng