[发明专利]一种基于离散动态贝叶斯网络的桥梁状态评估方法

说明书

本发明涉及桥梁结构状态评估技术领域，公开了一种基于离散动态贝叶斯网络的桥梁状态评估方法，解决了现有桥梁结构状态评估方法不能通过检测信息进行更新的缺陷；包括利用层次分析法建立桥梁状态评估体系框架，将评估体系中的各个构件元素设定为离散动态贝叶斯网络中的节点，并根据结构状态的划分等级赋予节点离散值域，按时间序列建立适用于桥梁结构状态评估的动态贝叶斯网络模型；对利用层次分析法产生的离散状态样本进行学习，得到模型参数；本发明综合利用具体结构实际情况的检测信息来更新模型，通过贝叶斯理论的动态贝叶斯网络处理桥梁状态复杂关系的结构问题，有效的对桥梁结构状态进行评估。

技术领域

本发明涉及桥梁结构状态评估技术领域，具体涉及一种基于离散动态贝叶斯网络的桥梁状态评估方法，尤其涉及一种以跨度砼梁桥作为状态评估对象的离散动态贝叶斯网络的桥梁状态评估方法。

背景技术

近年来，研究者们从理论研究、试验研究、实测资料出发，在桥梁结构状态评估方面取得了许多成果，提出了不少方法，如：专家评估法、灰色系统评估法、模糊理论评估法、层次分析法、可靠度评估法等。以上评估方法普遍存在的问题是无论哪种方法或者模型都寄希望于某个固定公式，不能有效结合实际，也不能通过检测信息来更新已有的方法或者模型，因此也就无法综合利用结构退化普遍规律的先验认识和反映具体结构实际情况的检测信息。基于贝叶斯理论的动态贝叶斯网络可以处理时序数据和带有复杂关系的结构问题，且可以利用检测信息对模型进行及时更新，将其应用在桥梁结构状态评估方面，有望成为将来研究发展的一大趋势。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，提出一种基于离散动态贝叶斯网络的桥梁状态评估方法。

本发明是通过如下技术方案实现的。

一种基于离散动态贝叶斯网络的桥梁状态评估方法，包括以下步骤：

1)建立桥梁状态层次评估体系：将桥梁按结构层次划分为一系列自上向下的目标子层结构形式，再将所述的目标子层结构分为若干构件元素。

2)节点状态划分：将所述的构件元素进行状态等级划分，得到一系列离散值组成X∈{X₁，X₂，…，X_i，…，X_m}，其中离散值X_i对应构件元素的状态等级划分指标；根据每个构件元素的状态等级划分确定所述节点的离散状态。

3)离散动态贝叶斯网络模型建立：将桥梁状态层次评估体系中的各个构件元素设定为单片离散动态贝叶斯网络中的节点，同时赋予节点离散值域，并根据各个构件元素的层间关系以及上、下层关系，建立单片离散动态贝叶斯网络的有向无环图。

4)模型参数确定：确定模型中离散节点的参数，包括单时间片内离散节点的初始状态分布参数、单时间片内离散节点的观测条件分布函数和相邻时间片离散节点的转移参数。

5)参数学习：通过统计方法得到单时间片内离散节点的初始状态分布参数；通过层次分析法得到单时间片内的观测条件分布参数和相邻时间片转移参数，然后确定各参数的最大似然估计，即这些参数将使练据达到似然最大。

优选的，所述桥梁为大跨度砼梁桥。

优选的，所述的建立单片离散动态贝叶斯网络的有向无环图，是通过设定贝叶斯网络中的观测节点组和隐藏节点组，再将单片贝叶斯模型按时间轴延伸，按照时间间隔Δt进行划分，得到完整的离散动态贝叶斯网络结构模型。

优选的，所述通过层次分析法得到单时间片内的观测条件分布参数，包括以下步骤：

a)根据两两变量比较的重要性标度，构造判断矩阵。

b)采用代数平均值法，计算得到正则归一化权重值。

c)得到观测层节点的评分值以及相应的状态观测值。