[发明专利]一种基于贝叶斯网络的大规模桥梁网络评估方法

权利要求书

1.一种基于贝叶斯网络的大规模桥梁网络评估方法，其特征在于，方法步骤如下：

步骤1：将桥梁网络视为拓扑图与信息图的重叠，建立桥梁网络物理模型，其中拓扑图模型包括由网络中的路线与路线交点分别简化成的边和节点，信息图模型包括网络中各边长度以及其上桥梁的技术状况评定等级；

步骤2：计算单体桥梁失效概率，应用AASHTO标准规范中的可靠度算法以及系统因子，将网络上桥梁的技术状况评定等级转化为桥梁整体的可靠度，进而应用P_f＝Φ(-β_b)转化为失效概率，式中，P_f为桥梁的失效概率，β_b为求得的桥梁可靠度指标，是与结构的设计安全等级以及技术状况等级有关的变量；

步骤3：计算等效桥梁的失效概率，将网络中相同边上的桥梁视为串联体系，并定义该串联体系为等效桥梁，同时计算其失效概率

式中，P_Ei为等效桥梁i的失效概率，P_f(i,j)表示等效桥梁i上第j个桥梁的失效概率；k为等效桥梁i包含的单体桥梁总数；

步骤4：建立描述单体桥梁、节点对、桥梁网络整体三者之间依赖关系的贝叶斯网络其中，BN为桥梁网络，NP为网络中的节点对，B为桥梁，R为考虑网络中所有节点对之间连通性的网络连通概率，进而推导出的桥梁网络的连通概率表达式

式中，C为网络连通的事件，E_i为完备事件组E的第i个事件，其中E包含了网络中所有等效桥梁处在不同状态下的所有失效组合，P(C|E_i)为已知事件E_i的条件下网络连通的概率，M为网络状态的总数量，然后，应用ORDER-II算法并通过改进Dijkstra算法计算桥梁网络的连通概率，其中，ORDER-II算法用于计算在要求精度下网络中所有等效桥梁的最可能状态组合P(E_i)，然后，改进Dijkstra算法，也即通过权值矩阵的如下矩阵变换，改变Dijkstra算法的源节点，进而找到网络中所有节点对之间的最短路及对应的最短距离，

W'＝A'WA' (4)

式中，A为单位矩阵，A'为A经过矩阵变换后的矩阵，为第i行与第1行之间的行变换，为i列与第1列之间的列变换；W为网络的权值矩阵，取为路线的实际距离.最后，通过判断得到的所有节点对之间的最短路是否都是有限长度，判断当前状态E_i下网络的连通情况P(C|E_i)，如果节点间全部存在有限长度的最短路，那么该状态下网络是连通的P(C|E_i)＝1，否则不连通P(C|E_i)＝0，应用公式(2)即求得桥梁网络的连通概率；

步骤5：结合桥梁的失效概率P_f(B_i)与其失效对网络整体可靠度的影响构造网络中桥梁的易损性指标VI，进而评估其相对重要性，若易损性指标越小，则对应的桥梁越重要，

式中，VI为桥i的易损性指标，为已知桥i失效的情况下网络不连通的概率，P_f(B_i)为桥梁i的失效概率，为桥梁i与网络同时失效的概率，P(C|B_i)为已知桥梁i失效的情况下网络连通的概率。