基于改进的有限马尔可夫链的桥梁性能退化预测系统.pdf

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1、第29卷第9期计算机应用研究Vol_29No．92012年9月ApplicationResearchofcomputersSep．2012基于改进的有限马尔可夫链的桥梁性能退化预测系统每卢新1(1．中国科学院城市环境研究所，福建厦门361021；2，刘朔2中国科学院对地观测与数字地球科学中心，北京100094)摘要：桥梁是交通系统的重要组成部分，对在役桥梁的结构性能进行有效评估和预测能促进桥梁的养护工作。根据实际项目应用情况，提出了一对符合国家行业标准，有效地进行桥梁结构性能评估与退化预_；受ll的模型。该模型建立了基于病害影响因素、病害、构件、桥梁与项目的自下向上五个层次的基于

2、优化的有限马尔可夫链的桥梁结构性能退化预测方法，通过实际检测数据说明了该模型的适用性。最后对桥梁检测中得到的所有病害种类进行统计分析，结合病理分析知识库和改进的有限马尔可夫链，发现了现有桥梁的主要病害模式和主要病害因素，并预测桥粱未来的主要病害模式和主要病害因素。关键词：知识库；桥梁结构性能退化；有限马尔可夫链；泊松分布中图分类号：TP39l文献标志码：A文章编号：1001—3695(2012)09—3348一04doi：10．3969／j．issn．1001．3695．2012．09．038Bridgeped’onnancedegradationpredictionsystem

3、basedonimprovedfiniteMarkovchainLUXinl．LIUShu02(1．瓶啦越e够嘲口聘En。i碱溉8￡，魏妇seA∞幽掣矽seig瓣s，xid腓玎F谚dn36l睨l，c矗inB；2．C吲er弘rE口拜舞移&en，n￡i∞＆口泓Dz眈砒，∞i嬲eA∞如州0，sc拓w∞，Be彬增100094，吼i勰)Abst阳ct：Bridgeisanimportantpartoftransportationsystem．EfkctiVeasses锄entandprediction《bridgestnlcturalpe卜lbnnaneecanpromoteb矗dgema

4、intenance．ThispaperproposedamodelinUnewilhna矗onalindustrystaDda心basedontheactualprojecttoeffectivelyassessthestmcturalpedlo彻anceofbridges．Themodelestablishedabottom—upandfive—levels(thatwas：diseasefactors，disease，components，bridges，projects)evalua上ionmethodofbridgestlllctumlpedb珊ance，anduseda

5、Jloptimi篁琶}dfiniteMarkovchaintopredictandi11ustratetheapplicabilit)卜ofthemodelbyusingactualtestdata．FinaUy，thispaperdidsomestatistiesonthediseasedata“bddges，usingthekaowl￡dge．baseefp甜l。l。番eal＆n出y号isandtheimpmVedfin“eMarkovchain，to6ndthemaindiseasesandmaindiseasefactorsofabridgeandpredictthema

6、indi$easesandmaindi8easefactorsofabridgeinthefhture．I(eywords：knowledgebase；s咖ctureandped'0mancedegradationofbridges；finite】VIarkovchain；Poissondistribution0引言桥粱是国家交通体系中的重要组成部分，在役桥梁的安全对于国民经济的发展、人民的生命财产安全和社会稳定产生深远影响。桥梁在长期使用过程中，在内部的或外部的、人为的或自然的因索作用下，将发生材料老化与结构损伤，这个过程是不可逆的，这种损伤的累积将导致结构性能劣化、承载力下降

7、、耐久性能降低¨J。为了保证桥梁结构的性能处于较好的状态，许多国家都开发了各自的桥梁管理系统(cEBMs)，把计算机辅助决策作为有效的桥梁管理方法，这其中有美国的PONTIs和BRIGIT、丹麦的DANBRO、我国有交通部的cBMs，另外还有B本的BMc、欧盟的BRIME等¨’2]。这些主流桥梁管理系统中，桥梁结构性能退化预测是其重要模块，退化预测是进行养护、维修及决策优化的前提，也是制定综合计划的必要环节。然而当前这些桥梁管理系统中的退化预测功能相对较弱，实际应用价值也未完全实