基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法技术

本发明专利技术公开了基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法，该方法包括对桥隧的指定连接结构进行层次划分并提取评估指标；采用熵权法进行客观权重分析并结合专家问卷形式进行主观权重设定最终确定各指标综合权重；通过模糊评价理论将桥隧的定检结果和健康监测实时数据流转化为隶属度函数进行融合；通过加权求和的方式将模糊隶属度和权重逐层累加，获得结构整体评估结果；根据所述结构整体评估结果形成桥隧一体化健康状态监测结果

【技术实现步骤摘要】
基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法


[0001]本专利技术属于桥梁安全监测
，尤其涉及基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法
。

技术介绍

[0002]在长期健康监测和周期性结构审查的基础上，采集状态信息，以进行桥梁和隧道的健康状态和承载能力评估，这对保障建筑物的安全运行至关重要
。
[0003]然而，传统的桥隧监测和评估方法并未具备对桥梁和隧道群集运营状况的整体评估能力
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法
,
利用结构健康监测和定期检查的数据，运用层次分析法对桥梁
、
隧道群集的运营状况进行细分
、
分部评估，并基于此开发了桥梁
、
隧道运营状态评估系统，以实现在运营状态下对桥梁
、
隧道进行有针对性的维护
。
[0005]本专利技术目的通过下述技术方案来实现：
[0006]一种基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法，其特征在于，所述方法包括：
[0007]对桥隧的指定连接结构进行层次划分并提取评估指标；
[0008]采用熵权法进行客观权重分析并结合专家问卷形式进行主观权重设定最终确定各指标综合权重；
[0009]通过模糊评价理论将桥隧的定检结果和健康监测实时数据流转化为隶属度函数进行融合；
[0010]通过加权求和的方式将模糊隶属度和权重逐层累加，获得结构整体评估结果；
[0011]根据所述结构整体评估结果形成桥隧一体化健康状态监测结果
。
[0012]进一步的，所述主观权重设定包括采用群组分析避免主观权重中专家个体的判断差异
。
[0013]进一步的，所述方法还包括在采用熵权法进行分析前还包括对原始数据进行标准化处理，将每个指标下标准化后的数据视为一条信号
。
[0014]进一步的，所述采用熵权法进行客观权重分析包括：
[0015]对于第
i
项指标的信息熵：
[0016][0017]其中，
n
为样本总量，
Y
ij
为第
i
项指标在时间
j
采集到的数据信号；
[0018]通过各指标信息熵计算得到指标权重：
[0019][0020]其中，
m
为指标个数
。
[0021]进一步的，所述综合权重的融合方式包括：
[0022][0023]其中，
α
i
为主观设定权重
。
[0024]进一步的，所述通过模糊评价理论将桥隧的定检结果和健康监测实时数据流转化为隶属度函数进行融合具体包括：
[0025]隶属度函数表达式为：
[0026][0027]其中，
a、c
之间的距离表示函数的倾斜度，当
a<0
时，为左向
Sigmoid
隶属度函数，当
a>0
时，为右向
Sigmoid
隶属度函数；
[0028]通过单项指标的隶属度矩阵和综合权重确定综合评估结果的加权隶属度：
[0029][0030]其中，其中，
W
为权重向量，
m
代表指标总数；
R
为隶属度矩阵，
rij
代表指标
j
在等级
i
的隶属度，
b
n
为最终的加权隶属度向量，共含有
n
个元素，代表评价对象总数
。
[0031]进一步的，所述根据所述结构整体评估结果形成桥隧一体化健康状态监测结果具体包括：
[0032]将实际路网转化为图论所需要的串并联模型，基于图论分析所得到的桥梁网络，选取连通可靠度作为桥梁网络特性；
[0033]所述结构整体评估结果作为基本输入，结合图论和路网连通特性，利用多属性效用函数，形成桥隧一体化健康状态监测结果
。
[0034]进一步的，所述路网连通特性通过连通可靠度确定
。
[0035]本专利技术的有益效果在于：
[0036]本专利技术提出了新的桥梁
、
隧道各部分和项目的结构健康状况的评估指标和评分方法，结合专家群体分析得出的主观权重，和通过实际数据获得的熵权法的客观权重，制定一个综合权重确定方法，应用模糊评价理论，将结构的定期检查结果和监测数据进行整合，形成一个包含结构长期效能和实时安全性能在内的评估体系
。
附图说明
[0037]图1是本专利技术实施例提供的基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法流程框图；
[0038]图2是本专利技术实施例隧道定检结构解析方法流程示意图；
[0039]图3是本专利技术实施例桥梁定检结构解析方法流程示意图；
[0040]图4是本专利技术实施例桥隧评估指标主客观权重计算方法流程示意图
。
具体实施方式
[0041]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效
。
本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变
。
需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合
。
[0042]基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0043]传统的桥隧监测和评估方法并未具备对桥梁和隧道群集运营状况的整体评估能力
。
[0044]为了解决上述技术问题，提出了本专利技术基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法的下述各个实施例
。
[0045]参照图1，如图1所示是本实施例提供的基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法流程框图，该方法具体包括以下步骤：
[0046]步骤一：对桥隧的指定连接结构进行层次划分并提取评估指标
。
桥隧评估中外部指标为桥梁结构
、
隧道结构和路网联通指标；对于桥梁和隧道结构，各指标下级指标为定检数据和健康监测数据，隧道另外包括额外的突发事件指标；底层指标和规范和健康监测系统一致
。
[0047]具体地，对于桥梁和隧道结构而言，结构定检和健康监测由于手段
、
设备不同，其侧重点不尽相同
。
为使两者传递数据能较好服务于结构评估体系，需要两者的结构体系划分
、
监测点位布设相一致，以便于将两者结果结合
。
对于结构定检，一般以公路桥梁
、
隧道的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法，其特征在于，所述方法包括：对桥隧的指定连接结构进行层次划分并提取评估指标；采用熵权法进行客观权重分析并结合专家问卷形式进行主观权重设定最终确定各指标综合权重；通过模糊评价理论将桥隧的定检结果和健康监测实时数据流转化为隶属度函数进行融合；通过加权求和的方式将模糊隶属度和权重逐层累加，获得结构整体评估结果；根据所述结构整体评估结果形成桥隧一体化健康状态监测结果
。2.
如权利要求1所述的基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法，其特征在于，所述主观权重设定包括采用群组分析避免主观权重中专家个体的判断差异
。3.
如权利要求1所述的基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法，其特征在于，所述方法还包括在采用熵权法进行分析前还包括对原始数据进行标准化处理，将每个指标下标准化后的数据视为一条信号
。4.
如权利要求3所述的基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法，其特征在于，所述采用熵权法进行客观权重分析包括：对于第
i
项指标的信息熵：其中，
n
为样本总量
,Y
ij
为第
i
项指标在时间
j
采集到的数据信号；通过各指标信息熵计算得到指标权重：其中，
m
为指标个数
。5.
如权利要求4所述的基于模糊理论的桥隧健康状态监测方法，其特征在于，所述综合权重的融合方式包括：其中，
α
i
为主观设定权重
。6.
如...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旺林，董优，张佳鑫，赖力，
申请(专利权)人：深圳诚科工程咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：