一种桥梁结构安全的综合评价方法技术

本发明专利技术公开了一种桥梁结构安全的综合评价方法，包括：１）采用ＷＲＩ指标和ＲＳＩ指标形成评价结果；２）利用ＥＷＭＡ控制图形成评价结果；３）采用Ｄｅｍｐｓｔｅｒ融合规则对ＷＲＩ指标和ＲＳＩ指标形成的评价结果和ＥＷＭＡ控制图的初级预警限和安全告警限形成的评价结果进行融合并形成融合结果；根据融合结果来确定最终是否发出告警信息，或者，直接根据步骤１）或步骤２）中的评价结果来确定最终是否发出告警信息；本发明专利技术的有益技术效果是：大大减小系统输出的不确定度，提高状态评估的准确性，评价结果可靠度高、适用面广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种桥梁结构安全预警技术，尤其涉及。
技术介绍
由于桥梁结构本身和所处环境的复杂性以及结构安全评价的特殊性，现有的结构安全评 价方法存在较大的局限，在实际应用上未能取得令人满意的进展，主要体现在如下几点(1) 现有的基于模型的桥梁结构安全评价理论均来源于力学学科，其评价过程严重依赖 于结构的精确理论模型和确定的系统激励；然而旧桥资料的严重缺失和桥梁结构参数在运行 过程中的不断变化使得结构精确模型的建立极为困难，加上桥梁结构健康监测中随机环境激 励的未知性，使得基于模型的结构安全评价遇到难以逾越的障碍。(2) 基于统计分析的评价方法虽已得到逐歩的重视，但其研究和应用尚处在初期；桥梁尺 寸巨大，结构复杂，振动幅值很低，统计分析通常所采用的动力特性指标易被环境噪声淹没 或对局部损伤不敏感，而且没有将桥梁结构安全评价与环境特性(如温度)有效地联系起来， 其评价效果还无法满足工程要求。(3) 神经网络虽然在处理非线性问题时具有优良的性能，但由于缺乏完备的训练样本，无 法在结构响应和安全状态之间建立有效的因果联系。(4) 目前的安全评价大多采用单一的方法或单一的参数进行分析，环境影响的不确定性以 及测试数据的不完整使得监测变量未能全面反映结构的安全状况。以上问题的存在，使得目前还没有一种令人满意的桥梁安全综合评价体系。从以上分析可知，由于桥梁结构本身的构成极为复杂，其性能容易受到结构所处环境的 各种因素的影响，使得结构安全的评价工作也十分的复杂和困难。尽管目前针对桥梁结构安 全的评价方法有很多，但由于各种原因，这些评价方法都有其本身固有的缺陷，在实际应用 上尚未取得令人满意的结果。D—S证据理论由Dempster提出，利用概率的上下限表示不确定性，后经Shafer进一歩 发展和完善，使之成为一种系统化的不确定性推理理论。常用于信息融合的决策层。在实际应用中，不同的证据(本文中指评价结果)代表不同的信息来源，采集的手段不 同、时间不同，或采用的评估方法不同，都可能导致评价结果权重的不同分布。在进行融合 时，采用D-S融合规则，即基于直接和(正交和)的融合方法。这样，融合的结果可以大大 减小系统输出的不确定度，进一歩提高状态评估的准确性。
技术实现思路
本专利技术公开了，它包括1)采用『i /指标和/ S/指标对桥梁结构安全进行综合评价并形成评价结果；2)利用EWMA控制图的初级预警限和安全 告警限对桥梁结构安全进行综合评价并形成评价结果；3)采用Dempster融合规则对『及/指 标和及S/指标形成的评价结果和EWMA控制图的初级预警限和安全告警限形成的评价结果 进行融合并形成融合结果；根据融合结果来确定最终是否发出告警信息，或者，直接根据歩 骤l)或步骤2)中的评价结果来确定最终是否发出告警信息。歩骤1)中，采用『及/指标和及S/指标对桥梁结构安全进行综合评价并形成评价结果， 包括1) i S/指标是指实时监测信息的数据在某一周期内的单向波动量占总波动量的相对百分 数，具体计算方法为<formula>formula see original document page 8</formula>式中A为实时监测信息的数据在一个周期内正方向增加量的总和；B为实时监测信息的数据在一个周期内负方向增加量绝对值的总和；其中<formula>formula see original document page 8</formula>式中Z,为实时监测信息的数据在一个周期内的第z'个值；Z^为实时监测信息的数据在一个周期呢的第/-1个值；/为实时监测信息的数据在一个周期内的取值数目；/为正整数。2) 『及/指标是指实时监测信息的数据当前波动幅度占其前一周期最大波动幅度的百分 数，具体计算方法为<formula>formula see original document page 8</formula>式中Zmax为实时监测信息的数据在前一周期内的最大值；为实时监测信息的数据在前一周期内的的最小值； Z为实时监测信息的数据的当前数值；n为实际测量数据结果的周期长度内的测点数量；其中，实时监测信息的数据在前一周期内的最大值Z^和最小值Z^分别为前一周期内 的测点数W减去距当前检测点W个测点后振幅的最大值和最小值，W取值可为3~6; 『 /指标和i^/指标形成的评价结果，包括1) - 25 125时，不发出告警请求；反之则发出告警请求；或2)同时满足-25<WRI/n)<125和45<及RSI/(n)<555时，不发出告警请求；任一条件不满足时，则发出告警请求；歩骤2)中，所述的利用ewma控制图的初级预警限和安全告警限对桥梁结构安全进行综合评价并形成评价结果，包括ewma控制图的内控制限为初级预警限，外控制限为安全告警限，其评价结果为当桥梁结构的实时监测信息控制图统计量的值超过内控制限时，发出告警请求，否则不发出告警 请求。前文所述的融合，其步骤包括1) 根据冲突因子《的值，确定是否存在评价结果冲突的情况如果没有冲突，则直接用Dempster融合规则对评价结果进行融合；若有冲突，则进行下一步；2) 采用专家评分法或相关系数法计算平均评价结果的基本概率赋值5iM;3) 根据融合的具体要求及评价结果的属性，计算各评价结果的权值；4) 用平均评价结果和没有冲突的评价结果建立新的评价结果源，并计算新评价结果的 se4，平均评价结果的权值由冲突评价结果的权值代替；5) 用Dempster融合规则对新评价结果进行融合，得到融合结果。融合歩骤2)中，采用专家评分法或相关系数法计算平均评价结果的基本概率赋值5iM 的步骤，包括采用专家评分法或相关系数法对评价结果进行预处理的步骤，包括(1)采用专家评分法构造融合评价变量的基本概率分布的方法，包括 根据下式确定专家评分法的基本概率赋值，即Bi^:附'式中m (P表示由评价结果A确定的结构安全状态基本概率赋值^^4; m(/0表示由评价结果A不能确定的结构状态基本概率赋值5尸J; m为桥梁结构某一单元的安全状态的种数； 为根据某参数的评价结果A对结构安全状态进行评分专家人数；C,G)为专家!'根据某参数的评价结果A判断结构安全状态为y的基本概率赋值5iM;C,(//)为专家/根据某参数的评价结果A不能确定状态的基本概率赋值其中，A为第/个监测变量的评价结果；(2)采用相关系数法构造融合监测变量的基本概率分布，包括-根据下式确定相关系数的基本概率分布<formula>formula see original document page 10</formula>式中-/、y均为自然数；C,(;')为传感器/与目标状态_/的相关系数； m, (P为传感器!'对目标状态y的基本概率分布； 其中<formula>formula see original document page 10</formula>式中《,为系统总的不确定系数； M为传感器数量；",为传感器/与目标状态y的最大相关系数; A为传感器/与各相关系数的分布系数； 及,为传感器/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥梁结构安全的综合评价方法，其特征在于：１）采用ＷＲＩ指标和ＲＳＩ指标对桥梁结构安全进行综合评价并形成评价结果；２）利用ＥＷＭＡ控制图的初级预警限和安全告警限对桥梁结构安全进行综合评价并形成评价结果；３）采用Ｄｅｍｐｓｔｅｒ融合规则对ＷＲＩ指标和ＲＳＩ指标形成的评价结果和ＥＷＭＡ控制图的初级预警限和安全告警限形成的评价结果进行融合并形成融合结果；根据融合结果来确定最终是否发出告警信息，或者，直接根据步骤１）或步骤２）中的评价结果来确定最终是否发出告警信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章鹏，陈伟民，梁宗保，黄晓微，郑伟，胡顺仁，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]