《基於動態貝葉斯網路的橋樑安全評估新方法研究》是依託華南理工大學，由賈布裕擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於動態貝葉斯網路的橋樑安全評估新方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：賈布裕
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前橋樑安全評估的分析方法大部分基於某個計算公式的近似模擬或者某種主觀判斷，往往無法將以往橋樑性能退化規律的先驗認識和當前的檢測信息進行有效結合，也無法做到對評估模型或參數進行及時更新。動態貝葉斯網路（Dynamic Bayesian Networks, DBN）在處理橋樑結構時變過程中的時序數據以及表達多層影響因素方面具有獨特的優勢，同時具有信息更新能力。本項目首次提出將DBN作為橋樑安全評估的新方法，建立能有效預測橋樑結構性能退化的DBN模型，並進行安全可靠度的評估。通過對網路拓撲結構的改進和最佳化，進一步提升DBN在結構性能退化模擬方面的適用性，同時對回響面擬合模型以及抽樣策略進行改進，提高可靠度的計算效率。最重要的一點是，檢測信息將被用於對橋樑性能及可靠度評估進行實時更新。此外還將網路擴展，加入橋樑壽命預測、檢修決策模組，實現DBN在橋樑動態安全管理方面的套用。
結題摘要
隨著已有橋樑老化問題的日益嚴重，如何保證橋樑的安全可靠使用，已經成為一個迫切需要研究和解決的問題。橋樑安全評估目前存在的一個重要問題是：無論哪種方法或者模型都寄希望於某些近似公式，無法將以往橋樑性能退化規律的先驗認識和當前的檢測信息進行有效結合，也無法做到對評估模型或參數進行及時更新。橋樑安全評估的發展主要在於新算法的套用和新理論的探索。動態貝葉斯網路（Dynamic Bayesian Networks, DBN）在處理橋樑結構時變過程中的時序數據以及表達多層影響因素方面具有獨特的優勢，同時具有信息更新能力。本項目首次提出將DBN作為橋樑安全評估的新方法。通過DBN模型算法改進，基於DBN模型的橋樑結構性能模擬以及基於DBN的橋樑安全分析這主要三個部分的研究，本項目實現了DBN在橋樑安全評估中的套用。主要研究成果有：建立了適用於橋樑結構狀態評估的DBN模型，提出了基於DBN的橋樑狀態評估方法；同時建立了模擬橋樑性能退化過程的DBN模型，其中包含了離散DBN模型、條件高斯DBN模型、線性動態DBN模型；完成了連續DBN模型的變數離散方法的研究，改進了前向後向算法和卡爾曼濾波光滑算法；建立了基於DBN的橋樑可靠度計算分析框架，同時對基於回響面的可靠度算法進行了改進。本項目通過多個數值算例以及工程實例驗證了DBN在橋樑性能退化及安全評估中套用的可行性和有效性：既能充分利用目前已有的橋樑性能退化規律信息，又能利用通過信息的不斷更新來更新和修正先驗模型，使評估和預測更符合具體結構的實際情況。本項目所提方法在橋樑性能退化及安全評估的套用具有廣闊的前景，研究成果可為將來的橋樑安全管理提供全新的理論基礎和技術支持。
