基於多源信息融合的大跨度斜拉橋狀態評估方法研究

《基於多源信息融合的大跨度斜拉橋狀態評估方法研究》是依託東南大學，由任遠擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於多源信息融合的大跨度斜拉橋狀態評估方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：任遠
• 依託單位：東南大學

中文摘要

針對大跨度斜拉橋狀態評估存在的問題，將大跨度斜拉橋養護管理系統與橋樑健康監測系統這兩類系統的數據信息，通過決策級信息融合的方法進行採集、傳輸、綜合、過濾、相關及合成，以有效利用橋樑檢測、監測數據，及時發現構件缺損和相關環境的變化，為橋樑狀態評估提供數據支持。採用不確定型層次分析法將健康監測系統中的靜力特性參數和考慮斜拉橋病害機理的評估指標進行層次化、條理化，建立斜拉橋狀態評估指標體系。進行斜拉橋評估指標取值方法研究，對於定性指標採取定量化和細緻化的方法；對於定量指標，通過建立不同指標的無量綱化模型確定評估標準。針對大跨度斜拉橋結構的複雜性，採用模糊理論和神經網路法，充分利用已有數據信息對橋樑狀態進行評估，系統的掌握橋樑的技術狀況，為橋樑養護維修決策提供科學依據。最後，將上述理論套用到橋樑實例中，進行多源信息融合和斜拉橋狀態評估，驗證方法的科學性和適用性。

結題摘要

對大跨度橋樑進行狀態評估，橋樑檢查或監測得到的數據是根本，數據質量的優劣將直接決定橋樑狀態評估結論的合理性。目前人工巡檢系統和健康監測系統都有其各自的弊端，都不能獨立的成為橋樑狀態評估的理想數據來源。本項目將斜拉橋人工巡檢系統與健康監測系統這兩類系統的數據信息，通過多源信息融合的方法進行分析、相關、篩選和合成，以期能有效利用數據信息，準確地評定橋樑結構的狀態。首先，以某特大跨斜拉橋的養護模式為背景，分析健康監測數據和人工檢查數據存在的問題，基於資料調研、實橋檢測、構件病害分析以及專家調查問卷等方法，提煉合理評估指標，構建了一套考慮多信息源的斜拉橋狀態評估體系，該體系以人工檢查的病害信息為主，以長期監測數據為輔，其評估結論可為橋樑養護決策提供依據。建立了斜拉橋狀態評估系統的修正JDL信息融合功能模型和集散式的體系結構，採用決策級融合方法將多源信息進行綜合、過濾和最佳化等智慧型化處理，為進一步的狀態評估提供有效信息。其次，採用Monte-Carlo方法和線性跟馳理論編寫模擬計算程式，分別對車輛生成的隨機過程和橋面車輛運行狀況進行模擬仿真。套用該程式隨機模擬了三種不用交通流量下的活載索力時程，並與健康監測系統的實測索力增量時程進行對比。結果表明，提出的相關方法和程式能夠較為準確的模擬實際的交通荷載流，一定程度上彌補健康監測的不足，為評估及預測提供可靠的數據基礎。將評估指標分為定性指標和定量指標，採用精細化和定量化的方法進行定性指標評估標準研究；建立單值定量指標的無量綱化模型以確定評估標準；基於修正的精細化有限元模型，考慮定量指標與溫度、隨機車輛荷載的相關性，提出一種基於統計理論的序列定量指標動態評估標準的確定方法。採用模糊C均值聚類算法將專家的調查意見按權重向量的差異性進行分類，結合相關規範和評估要求遴選出所需分類。考慮專家與群體判斷的接近性與專家自身判斷的邏輯性確定專家的綜合權重，並通過加權平均確定每個評估指標的權重。最後，基於證據理論和變權理論進行斜拉橋狀態評估方法研究，並在實橋上進行驗證。以上研究成果可充分利用已有數據信息對橋樑進行狀態評估，系統的掌握橋樑的技術狀況，為橋樑養護維修決策提供科學依據。