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桥梁健康监测数据的评价分析
日期:2020-2-10 11:22:21 作者:佚名 来源:本站原创
新闻中心

一、研究现状

在桥梁健康监测系统中,无论是交通控制还是损伤检测,数据分析是最关键也是最难的部分,数据分析就象一个人的思维,健康监测系统如果没有思维分析能力,也就没有任何存在的价值。

①国外研究历程

早在第二次世界大战以前,人们就考虑到桥梁的修复和检测,但是没有形成好的标准和系统的规程。由于不断发生桥梁的失效和倒塌事故,五十年代开始,美国和其它一些国家建立了桥梁检测的一些标准,于是产生了第一代的桥梁安全检测。1967 年 12 月,俄亥俄河上的一座主要桥梁倒塌,导致 46 人丧生,这使得桥梁安全检测发生了重大发展。1971 年,美国制定了国家桥梁检测标准(NBIS),提供检测方法的细节、检测时间间隔和检测人员资格的统一的指导。根据 NBIS,当桥梁刚建成或桥梁的结构形态改变的时候,要进行验收检测。每两年要进行一次确定桥梁物理和功能状态的例行检测。以及在其它特殊情况下进行损伤检测、深入检测和临时检测等。

1991 年,Abdel-Ghaffar 提出了利用桥梁的动态响应来进行结构健康监测的系统框图。包括有仪器的设计方案和系统的辩识流程等。该文献强调了对结构的地震、风等输入荷载进行量测的重要性。

1993 年夏,美国新墨西哥州立大学和其它两个实验室对一座即将废弃的桥梁(The 1-40 Bridge over the Rio Grande)进行了一系列实桥试验,以便为桥梁健康监测算法的研究提供一个数据库(Mayes 1995)。

1995 年,Westermo 介绍了一个安装在美国的 Savannah River Bridge 三跨连续钢梁上的一个简单的仅仅测量应变的监测系统。目的是为了了解重卡车通过时桥梁的倾斜和应力。该文献还介绍了一个设计中的全自动的旧矿业监测系统。“APPA Bridge Monitoring Projcct”,同时监测十座钢桥和混凝土桥,每座桥都有一个自动的监测系统,包括一个嵌入式微处理器,联接信号调制器的双绞线网络,通过蜂窝电话的 fax/pager/mode 接口和备用光电池组等。

Griffiths R W (Griffiths 1995)认为,由于没有通过应变、位移数据来评估桥梁完整性的静态模型,所以建议用动态方法来确定结构的健康状态。他认为监测的目的应包括设计验证、材料的完整性、环境和偶然事件影响等。应结合静态和动态分析,来实现桥梁的局部和整体的完整性测试。他们已经将光纤传感器安装到多座桥梁上。加拿大的 Measures. R.M. Alavie. A.T.Maaskant.R 等在 1993 年将光纤传感器预装到一座碳纤维预应力混凝土公路桥(The Beddington Trail Bridge in the eity of Calgrav)上,桥梁开通后连续监测了八个月,测量了砼内部的整体分布应变。

土木工程中的发展重点已经从材料属性转移到结构的完整性和耐久性的研究上(Bungey 1994)。对结构完整性的分析通常是进行动力响应试验,通过测量关键点的加速度进行模态分析从而建立结构的动力特征。对预应力混凝土桥梁的长期监测现在主要是将应变计预装在混凝土中,以评估性能、优化设计。 至今,围绕桥梁结构的整体性监测尚处于方兴未艾的阶段。

②国内研究历程

在这一方面,我国起步较慢。但近年来,经过一些高等院校、科研单位和社会企业的共同努力,我国的桥梁健康监测发展也很迅速,已初步具备产业化的能力。自 20 世纪 90 年代以来,在一些大型桥梁上安装了不同规模的健康监测系统。 在上海徐浦大桥上安装的带有研究性质的结构状态监测系统,其目的是为了摸索大型桥梁健康监测的经验。监测内容包括车辆荷载、中跨主梁的标高和自振特性,以及跨中截面的温度和应变、斜拉索的索力和振动水平。 在江阴长江公路大桥上安装的健康监测系统,主要监测加劲梁的位移、吊索索力、锚跨主缆索股索力以及主缆、加劲梁、吊索的振动加速度等。

在南京长江大桥上安装的健康监测系统,主要进行温度、风速风向、地震及船舶撞击、墩位沉降,以及恒载几何线形、结构振动、主桁杆件应力、支座位移等监测。

在 1997 年完工的香港 Tsing Ma 大桥和 Kap Shui Mun 大桥上,安装有一套较为复杂的桥梁健康监测系统。Tsing Ma 大桥当时为世界第二长悬索桥,第一长公路铁路两用型悬索桥,将承受巨大的交通荷载和强烈的风荷载。该监测系统的硬件部分(包括传感器系统、数据采集、数据传输、数据管理等)非常完善,但其数据分析部分相对简单,只分析风荷载、结构的静动态荷载及响应。未利用采集数据来分析桥梁的真正健康状态,比如损伤分析、剩余寿命预测、交通控制和维修管养决策等。该桥梁的数据分析决策系统现仍处于研究发展中。

东南大学结构健康监测研究所从 2002 年开始开展润扬长江大桥健康监测评估系统的研发。结构健康监测系统除了对大桥车辆荷载状况(车载、车速及车流量)、桥址处的气候环境(风速、风向)、地动脉、索塔沉降等进行监测之外,还对于南汊悬索桥和北汊斜拉桥针对结构形式确定项目,进行连续监测。国内装有健康监测系统的桥梁还有虎门大桥等。

浙江大学桥梁健康监测研究中心基于文晖大桥建立的大型桥梁健康监测与评估管理系统,是一种基于内在环境振动响应监测和数据分析、损伤识别技术和外部的桥梁调查检测相结合的先进的计算机监测与管理系统。它突破了传统的仅靠目测和外观检测的结构养护管理模式,能有效地提高大型桥梁工程结构的运营养护水平和效率,有助于保障结构及行车的安全。

但总体而言,我国的桥梁结构健康监测与安全评价技术还与国际水平存在差距,主要体现在以下方面:模仿国外技术多,自主创新少;利用传统方法设备进行简单组合应用的多,针对实际桥梁需求自主开发技术与设备的少;针对单一桥梁特定对象研究的多,研究不同种类桥梁的共性技术以及集群系统的少;桥梁安全评价的纯理论性研究多,面向用户的实用化评价体系方法及软件少。

③制约因素

桥梁远程监测评价体系对保证系统的顺利实施将起到关键作用。然而以下因素制约着本研究的发展:

第一,桥梁的结构不确定性因素和复杂的工作环境对结构模态响应的灵敏性造成了不利的影响,导致了目前桥梁整体监测的许多困难;第二,对桥梁在使用年限内工作特性的变化缺乏全面深入的研究,难以建立客观统一的桥梁状态评估标准,所以整个技术的成功开发乃至系统目标的最终实现有赖于今后更好地结合桥梁的自身特性及工作环境讨论问题,这主要体现在如下几点:

1)首先桥梁作为一个由多种材料、不同结构组合而成的大型综合系统,系统各个成分应力状态、易损性不一,刚度、动力特性相差甚大。如果直接从机械振动模态技术出发,笼统地用某种单一的动力特性变化指标去评估整体结构的状态,显然是难以得到预期效果。反过来如果把结构材料形式相近、动力特性一致的部分划分为子结构,从各子结构的指纹变化来反映整个系统的状态,则在每次处理中能大幅度减小需要修正的参数,从而使方程组的病态与奇异性减小到较低的程度。子结构划分的越细,损伤的诊断、定位以及能力评估就越准确。把整个结构划分为子结构进行监测、评估还有一个优点就是在布点问题中,可以通过划分子结构的办法对重点区域重点布设传感器,使有限的传感器发挥最大的效能。

2)迄今在桥梁健康监测中尚缺乏有效的传感器优化布设算法。这个问题在轨道航天器的动态控制与系统识别中虽得到广泛的研究,但在桥梁模态试验中的应用还存在不少的难点。在充分考虑各种自然环境下桥梁的结构特点以及测量条件的基础上,寻求这样一套布点方案:a)在含噪音的环境中,能够利用尽可能少的传感器获取全面、精确的结构参数信息;b)测得的时程记录将对模态参数的变化最为敏感;c)能够通过合理添加传感器对感兴趣的部分模态进行数据点采集;d)测得的模态应能够与模型分析的结构建立起对应关系。此外通过传感器的优化布设可改善对模态试验结果的可视性。希望由此实现对结构状态改变信息的最优采集,改善早期对桥梁结构的整体探伤能力。

3)桥梁结构不同于机械、航空结构之处还在于:当结构的指纹发生改变,甚至混凝土结构在设计荷载下产生许多裂纹,桥梁的工作性能都不一定受到影响,损伤的判断与其结构工作特性有关。从设计的角度来看,桥梁结构应该满足安全和使用上的要求,所谓“安全”是一个相当含糊的概念,它应基于一个指定的结构受力反应限度来说,如允许应力或某个服务能力准则。当前的工程实际中就有两种不同的准则:一种是给荷载与承载能力加上适当系数后进行结构设计;另一种则是基于结构的极限状态进行设计(我国公路桥梁新规范明确规定,所有桥涵结构均应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态计算)。由此看来桥梁健康监测与状态评估只有与各种标准下的承载能力紧密联系起来,才能完成真正意义的使命。在结构系统中引起强度不足的因素有很多,但应注意以下几方面:a)由于结构的老化、损伤及铺装层维修引起的承载能力不足;b)当前使用荷载高于设计标准;c)依据已遭淘汰的设计标准设计,但不能在新规范中通过;d)结构在极端荷载作用下(如地震、风暴)发生累积损伤,系统及边界条件改变。

4)目前对桥梁缺损状态的评价缺乏统一有效的综合性指标,并且难以反映各构件的缺损及严重程度对整个桥梁的影响,于是有人以模糊理论等为理论框架建立了各种桥梁使用性能评估专家系统。这都是很好的出发点,但其是否能广泛推广和运用到工程实践中还有待于对各类桥梁工作性能的深入认识及相应规范的建立,而桥梁的健康监测系统作为这种智能决策系统最直接、最基本的信息来源首先必须做到全面、正确地反映桥梁的状态,并且不受时间、环境的影响。

5)桥梁结构与航天器、精密机床在受力特点上差别较大,桥梁受的荷载中恒载占了七八成以上,它们对整个结构的动力特性起着至关重要的作用。如果缺乏对其量值、分布、变化的了解,势必会使反映结构状态的指纹变化淹没于恒载应力的变化(如应力重分布)之中,使整个动力监测失去意义。这方面在拱桥的监测中尤为明显,要做到这一点,从施工开始就得建立结构的受力数据库。

6)环境因素对桥梁结构的动力特性影响很大,一般损伤导致的结构自振频率的变化易淹没在其中,从这一侧面也反映了当前振动测试中响应量测值对感兴趣的结构参数不敏感的原因。此外,结构基础的沉降以及构件预应力损失所引起的应力重分布都不可避免地对振动模态分析产生消极影响,目前对这些方面的研究还没有引起足够的重视。

二、目前的主要研究方向及存在的问题

尽管桥梁健康监测系统的安全评价具有较大的难度,但科技人员还是努力探索,提出了动力指纹分析评价技术、模型修正法、遗传算法、神经网络法等研究方向,并进行了相应的实践。

2.1动力指纹法

①基本原理

若结构发生损伤,其结构参数如质量和刚度会发生变化,从而引起相应的动力指纹的变化。常用的动力指纹有:频率、振型、振型曲率、应变模态、频响函数、模态柔度矩阵、模态保证准则(MAC)和坐标模态保证准则(COMAC)等。评价方法:首先建立与动力指纹相应的结构健康时和一系列先验预估的损伤对应的数据库,然后将发生损伤时的动力指纹与其比较,进而识别损伤。

②相关研究情况

Monaco 等采用频响函数作为指纹,将改变的频响函数作为一个有代表性的损伤指数。Ma 等采用去除反射的频响函数作为指纹,识别结构多点损伤。结构损伤改变去除反射的频响函数的相位,因而改变的去除反射的频响函数可以作为一个有代表性的动力指纹或者损伤指数。Whittem 等采用模态宏应变微量法作为指纹,理论表明模态宏应变向量为损伤指数既准确又可靠,在损伤的部位或其附近非常敏感。清华大学提出了结构损伤识别的柔度法。Frank 等采用 ODS 法将模态振型和固有频率作为指纹,利用扫描式激光测振仪研究圆盘的动态特性(模态和固有频率)来确定缺陷。同时采用边界效应检测法(BED)处理数据并解释因缺陷引起的边界效应和确定缺陷位置。Satoko 推导出伪牛顿法(Quasi-Newton Method)将刚度和质量作为指纹,用于识别结构在地震过后内部的不可见损伤。Xie 等利用小波分析算法,提取能量分布作为损伤特征(指纹)。能量分布与损伤之间的关系,利用模式识别方法,来定位细微的损伤。避免了模态参数,如固有频率等对细微损伤的不敏感性,结果表明实际损伤位置与检测出的位置很接近。Gabe 等采

用ARMA的系数作为指纹,依据ARMA能够自动完成从数据收集到损伤监测的全过程的优点,利用环境激励的数据,检测一个包含不同层次损伤的大型结构的损伤情况。通过环境激励测得的原始结构和损伤后结构的振动数据,计算 ARMA的系数建立损伤指数,将得到的损伤指数按照分类算法组成特征向量,确定是否损伤以及损伤定位。Daniel 等将高频机械阻抗作为指纹,试验了基于高频机械阻抗技术的结构健康监视系统。其基本原理为对固定在结构表面的压电传感器施加高频激励(通常高于 30Mhz),测量传感器的电流和电压而得到电阻。如果电阻发生变化,则结构变化,因而有损伤。采用他们自己开发的便携设备,通过两个实例(煤气管道和复合材料结构)证明了该方法的广泛实用性。高频机械阻抗实际上是结构的传递函数,对结构的微小损伤和表面缺陷很敏感。

③存在的问题

大量的模型和实际结构试验表明:结构频率实测较准,但它对局部损伤不敏感。振型尤其是较高阶振型对局部刚度变化很敏感,但却很难精确测量。MAC、COMAC 等依赖于振型的动力指纹都存在类似的问题。而模态曲率、应变模态则在低幅值振动测试中变化量级过小而难以起到有效的判别作用。某些指标如ETR、单元模态应变能可以较有效的确定损伤位置或发展,然而这些指标对噪声比较敏感,容易湮没于噪声中。目前已有的研究表明,动力指纹法对实验室内的简单模型结构而言是成功的,应用于实际的结构上结果还不太理想。可以说,到目前为止,动力参数法对结构损伤识别的能力仍然有限。动力指纹法的成功应用或许需要依赖于寻找新的综合性损伤指标及试验技术的发展。

2.2模型修正法

①基本思想

通过动态试验测得的数据,如模态参数或者加速度时程数据来分析模型的刚度分布,然后与修正刚度后模型的反应所测数据比较,当两者基本吻合时,即认为此组参数为结构当前参数,根据模型刚度有变化来实现损伤的定位和损伤程度的评估。

②相关研究情况

模型修正和验证的过程是桥梁结构有限元模拟的重要过程。事实上,对于复杂结构而言,建模不难修正难,这已经成为同行之间的共识。复杂结构的模型修正理论目前也是亟受关注的热点研究对象。 目前在土木结构的有限元结构建模过程中已经考虑到的不确定因素一般包括了结构的支撑或边界条件、各种结构单元之间的连接、能量耗散(结构阻尼)等。这对于结构动力特性分析是合适的,但对于动力响应分析和疲劳损伤累积分析而言是远远不够的。因为结构的响应必然与结构的损伤状态相关。

因此,已发生疲劳损伤的构件的本构关系、损伤累积和发展的机制以及损伤状态对结构响应的影响这些因素都应该在结构动力响应建模过程中加以考虑,尤其是对于那些已经有一定程度的疲劳损伤累积的桥梁。对于土木工程复杂结构的有限元模型,影响其计算精度的因素很多。实际结构建造过程中的装配误差、钢结构的焊接工序以及混凝土结构的浇注和养护条件等诸多因素,会使得实际结构的几何、物理和力学特性偏离设计值。因此按照图纸建立的有限元模型仍然很难精确给出建成结构的实际响应,需要经过模型修正,才能给出较为理想的预测结果。

影响结构有限元模拟准确性的因素众多,抓住主要影响因素进行模型修正才能事半功倍。主要的影响因素大体上可以分为 3 类:空间几何拓扑构形误差、数学离散误差、物理力学性质误差。由于建立的有限元模型是严格按照图纸形成的空间几何构形。所以认为来自第 1 类的误差较小,可以忽略。数学离散误差具体到有限元建立过程是指单元的疏密程度、单元形态和单元阶次等。物理力学性质误差主要来自于材料响应的非线性等因素。

Allen 等提出顺序概率比实验方法(SPRT),用于监测若连接处有变化,测试结构是否有损伤。有两个基本假定:一是模型能够预测特征,结构未受损伤;二是模型不能够预测特征,结构已受损伤。在 SPRT 算法的原始公式中,特征被假定为高斯分布且设定了相应的阈值。但可能用于损伤的特征对分布的尾部敏感,而且其尾部不必满足高斯分布特征。此时通过 EVS(极值分布)模型化其尾部,可以设定 SPRT 算法的阈值而避免正常的假定。

同济大学尝试用监测仿真判别结构损伤前后的刚度变化,利用刚度变化情况来评价桥梁结构的损伤程度并实现损伤定位,但也遇到了监测仿真含噪音,计算难度大,损伤前后桥梁刚度变化不明显等问题。

③存在的问题

结构识别就是依据一定的数学模型,由试验测量的数据来预测结构的动力响应参数。具体到有限元模型,即根据结构识别理论,由测量的结构响应数据反演出有限元模型中的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵。现有的结构识别理论的核心主要有最小二乘法理论和极大似然理论。其常用的方法主要有扩展的 Kalman 滤波法(extended Kalman filter)、极大似然法(maximum likelihood)、递归最小二乘法(recursive least squares)和作用变量法(instrumental variable)。Ghanem 和Shinozuka 曾对这些方法分别进行了详细的评述,并依据具体的结构模型,对这几种方法进行了比较。比较的结果表明,依据不同的理论有时给出的结果相差很大,这说明现有测试数据的合理性和可靠性还有待进一步提高。

根据选取的识别精度,结构识别理论可以识别出结构中每个构件的质量、刚度等参数。但由于要直接反演出有限元模型中的质量矩阵、刚度短阵和阻尼短阵,

使得该方法不能成功地用于大型土木结构,主要因为:一是刚度矩阵主要受结构的高阶模态影响,而实际测量中由于受测试仪器频宽的限制,测得的模态主要是低阶模态。二是有限元模型中的参数主要决定于结构的几何形态和材料性质等因素,有具体的物理意义。由于实际测量时“漏频”现象很容易发生,这使得识别的参数会偏离其原有的物理意义。自 20 世纪 60 年代以来,在航空航天、汽车制造以及军事防御等领域,已逐步形成较成熟的结构建模理论及其验证的方法。其中结构建模理论主要有结构识别理论和模型修正(model updating)理论。对于桥梁结构,由于缺乏足够的现场测试数据和完备的试验模拟技术,很少有系统的研究工作和成果的工程范例。

2.3神经网络法

①基本原理

神经网络以生物神经系统为基础,模拟人脑的功能。实现方法:由许多处理单元(神经元)相互连接组成,按照一定的连接权获取信息的联系模式,根据一定的学习规则,实现网络的学习和关系映射。神经网络以其学习能力,非线性变换型和高度的并行运算能力,对新输入的泛化能力和对噪声的容错处理能力,对系统(尤其是非线性系统)的辨识等提供了一条非常有效的途径。

②相关研究情况

近年来,人工神经网络已在滤波、谱估计、信号检测、系统辨识、模式识别等方面得到了成功的应用。神经网络识别法可以解决传统模式识别中的高噪音干扰和模式损失等缺点。利用人工神经网络法,结合小波分析技术,可对桥梁监测信号进行预处理和损伤特征提取。由于桥梁结构损伤检测得到了测试数据的不完备性,神经网络法可以利用有限的数据训练,用不完备的数据识别在无数学模型的情况下可以较好的解决非线性和不确定性引起系统的辨识问题。目前应用于结构损伤识别的有基于误差反向传播算法的神经网络(BP)、径向基函数神经网络(RBF)、自组织神经网络(ART)等。人工神经网络法的主要局限性在于训练数据集的获取,其准确性在很大程度上取决于训练数据集的完备程度。

高赞明等将神经网络分析方法用于香港汲水门大桥的健康监测中。Venkat 等采用小波分析和神经网络算法,通过将测得的原始结构和损伤后结构的振动比较,估计损伤发生的位置及程度。通过一个映像小波分析中提取出的振动特征的函数来量化健康状态参数。William 等利用神经网络系统进行健康监测,采用一个压电传感器阵列模拟生物神经系统来测量结构的声发射和动应变。优点在于将需要布设传感器的通道数由 N2减小到 2N 个。当结构有瞬态损伤时,能够将传感器阵列的输出时间历程记录下来,然后通过组合逻辑准确地确定发生的位置。

③存在的问题

虽然神经网络应用于损伤诊断的研究有了很大的发展,但依然存在一些问题,如模型误差、测量误差和测量数据不完备性的影响,神经网络输入参数的选择、网络收敛性以及网络结构问题都需要进一步的研究。

2.4遗传算法

①基本原理

遗传算法是 60 年代由 Holland 教授提出的,以达尔文进化论中适者生存,优胜劣汰的进化原则来搜索下一代中的最优个体,以得到满足要求的最优解。

②相关研究情况

遗传算法的优点为简单,鲁棒性强。在组织优化求解,机械学习和工程领域有广泛的应用前景。搜索的遗传算法,通过测定激励和响应来决定结构参数进行识别。模拟板、壳和飞机翼,结果表明,载荷作用位置对识别结构有很大影响。该法通过全局和局部自适应调整局部搜索尺寸和偏差,有很强的抗噪性。还研究了分布式遗传算法的系统识别法,该法对于识别大型复杂系统有很多优势。易伟健引人遗传算法处理试验得到的动力信息对结构的损伤进行诊断,提出了多父体变量级杂交和变量微调等新的改进措施,并应用于固端梁、连续梁和框架等多个结构的损伤诊断,取得了满足工程要求的结果。

③存在的问题

前向分析计算量非常大,尤其是对于桥梁这一复杂结构,距离应用阶段还需有非常多的工作去做。

2.5小波分析法

①基本原理

小波分析(Wavelets Analysis)是数学理论中调和分析技术发展的最新成果,可以看作一个传统的 Fourier 变换的扩展。小波分析的优点在于利用一个可以伸缩和平移的视窗聚焦到信号的任意细节进行时频域处理,提供多个水平的细节以及对原始信号多尺度的近似。既可看到信号的全貌,又可分析信号的细节,并且可以保留数据的瞬时特性。结构模型在环境激励下,结构的损伤可以从对相应数据进行小波离散后的细节突变上检验出来,这些突变的位置可以精确指出损伤发生的时刻。

②相关研究情况

徐洪钟等利用多分辨分析(小波多层分散)方法,对大坝观测数据的异常值进行了检测,并通过工程实例验证了该方法的有效性。所采用的小波分析方法适合检测单个和多个异常值。

Hou等提出了一种基于小波方法的结构损伤检测。用一个在谐和激励下简单模型进行数值仿真。模型包括多个可破坏弹簧,当响应超过极限值或运动循环的多数积累超出了它们的疲劳寿命时,其中的一些弹簧就会发生不可恢复的损伤。无论是突然损伤还是积累损伤,损伤的发生以及发生的时刻都可以通过这些数据的小波分解细节检查出来。Hou 等还利用小波分析理论研究 ASCE 提出的健康监测基准问题(Health Monitoring Benchmark problem)中的典型结构的损伤监测响应,在仿真过程中允许结构中某些构件发生损伤,如支撑刚度突然全部消失或部分消失。将得到的加速度响应信号进行离散小波变换,通过分解后高频波形上的突起来判断损伤的发生和发生的时刻。分析过程中对多个结点加速度进行小波分解,并通过分解后带有突起的结点在整个结构中所处的空间位置来判断损伤的位置。结果表明,小波方法是损伤检测和结构健康监测的一个很有潜力的方法。

③存在的问题

小波方法对于桥梁结构的监测数据分析具有积极的意义,但对于桥梁这一使用荷载复杂且不确定性多、测试指标含噪音大的特殊结构而言,缺乏可靠的评价指标。

除此之外,近来年,国内在结构状态评估方面也做了许多研究,主要有: 1996 年,王永平等对数十位桥梁专家进行了咨询,在大量调查研究的基础上,收集并整理了桥梁评估专家的知识,提出用损伤度来衡量桥梁结构的损伤程度,利用模糊数学方法,建立了一个桥梁使用性能的模糊综合评估系统,并探索建立了一个桥梁评估专家系统。

胡雄(1998)等利用模糊神经网络开发了以斜拉桥为背景的拉索桥梁安全性与耐久性专家评估系统。该系统能够同时处理数值和语言描述型变量。根据桥梁监测过程中所获得的数据,它能对桥梁总体及其各个部分的状况进行评估,及时获得桥梁运行状态信息,评估其退化及损伤程度,对大型桥梁的现代化管理具有重要的现实意义。

兰海,史家钧(2001)引用灰色关联分析和变权综合的概念,提出用层次分析法(AHP)建立评估指标体系,量化并确定评价指标评语和其它层次指标评语的综合方法,并做了实例计算分析,结果表明灰色关联度概念和变权综合方法可较好应用于大型桥梁结构的状态评估。

张永清(2001)等利用层次分析法建立了桥梁安全评价模型,在专家咨询的基础上,借助多级模糊综合评判和评分法相结合,分析确定影响桥梁安全性的各因素的权重及隶属度,并计算出桥梁安全性的总评分,据此确定桥梁安全性等级,为桥梁使用阶段的管理决策提供依据。

综上所述,在实际桥梁安全评价中,以上方法都有各自的优点和应用前景,但仍有许多需要解决的问题,距离广泛的实际应用还较远,迄今尚未形成系统的成熟方法,迫切需要提出并完善便于实际应用的桥梁安全评估新技术。


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