[發(fā)明專利]一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模橋梁網(wǎng)絡(luò)評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910196914.2
• 申請(qǐng)日: 2019-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN109918819B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李順龍;王杰;房坤;李惠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/18;G06F111/08;G06F119/02
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

1.一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模橋梁網(wǎng)絡(luò)評(píng)估方法，其特征在于，方法步驟如下：

步驟1：將橋梁網(wǎng)絡(luò)視為拓?fù)鋱D與信息圖的重疊，建立橋梁網(wǎng)絡(luò)物理模型，其中拓?fù)鋱D模型包括由網(wǎng)絡(luò)中的路線與路線交點(diǎn)分別簡化成的邊和節(jié)點(diǎn)，信息圖模型包括網(wǎng)絡(luò)中各邊長度以及其上橋梁的技術(shù)狀況評(píng)定等級(jí)；

步驟2：計(jì)算單體橋梁失效概率，應(yīng)用AASHTO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的可靠度算法以及系統(tǒng)因子，將網(wǎng)絡(luò)上橋梁的技術(shù)狀況評(píng)定等級(jí)轉(zhuǎn)化為橋梁整體的可靠度，進(jìn)而應(yīng)用P_f＝Φ(-β_b)轉(zhuǎn)化為失效概率，式中，P_f為橋梁的失效概率，β_b為求得的橋梁可靠度指標(biāo)，是與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全等級(jí)以及技術(shù)狀況等級(jí)有關(guān)的變量；

步驟3：計(jì)算等效橋梁的失效概率，將網(wǎng)絡(luò)中相同邊上的橋梁視為串聯(lián)體系，并定義該串聯(lián)體系為等效橋梁，同時(shí)計(jì)算其失效概率

式中，P_Ei為等效橋梁i的失效概率，P_f(i,j)表示等效橋梁i上第j個(gè)橋梁的失效概率；k為等效橋梁i包含的單體橋梁總數(shù)；

步驟4：建立描述單體橋梁、節(jié)點(diǎn)對(duì)、橋梁網(wǎng)絡(luò)整體三者之間依賴關(guān)系的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)其中，BN為橋梁網(wǎng)絡(luò)，NP為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)對(duì)，B為橋梁，R為考慮網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)對(duì)之間連通性的網(wǎng)絡(luò)連通概率，進(jìn)而推導(dǎo)出的橋梁網(wǎng)絡(luò)的連通概率表達(dá)式

式中，C為網(wǎng)絡(luò)連通的事件，E_i為完備事件組E的第i個(gè)事件，其中E包含了網(wǎng)絡(luò)中所有等效橋梁處在不同狀態(tài)下的所有失效組合，P(C|E_i)為已知事件E_i的條件下網(wǎng)絡(luò)連通的概率，M為網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的總數(shù)量，然后，應(yīng)用ORDER-II算法并通過改進(jìn)Dijkstra算法計(jì)算橋梁網(wǎng)絡(luò)的連通概率，其中，ORDER-II算法用于計(jì)算在要求精度下網(wǎng)絡(luò)中所有等效橋梁的最可能狀態(tài)組合P(E_i)，然后，改進(jìn)Dijkstra算法，也即通過權(quán)值矩陣的如下矩陣變換，改變Dijkstra算法的源節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而找到網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的最短路及對(duì)應(yīng)的最短距離，

W'＝A'WA' (4)

式中，A為單位矩陣，A'為A經(jīng)過矩陣變換后的矩陣，為第i行與第1行之間的行變換，為i列與第1列之間的列變換；W為網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值矩陣，取為路線的實(shí)際距離.最后，通過判斷得到的所有節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的最短路是否都是有限長度，判斷當(dāng)前狀態(tài)E_i下網(wǎng)絡(luò)的連通情況P(C|E_i)，如果節(jié)點(diǎn)間全部存在有限長度的最短路，那么該狀態(tài)下網(wǎng)絡(luò)是連通的P(C|E_i)＝1，否則不連通P(C|E_i)＝0，應(yīng)用公式(2)即求得橋梁網(wǎng)絡(luò)的連通概率；

步驟5：結(jié)合橋梁的失效概率P_f(B_i)與其失效對(duì)網(wǎng)絡(luò)整體可靠度的影響構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)中橋梁的易損性指標(biāo)VI，進(jìn)而評(píng)估其相對(duì)重要性，若易損性指標(biāo)越小，則對(duì)應(yīng)的橋梁越重要，

式中，VI為橋i的易損性指標(biāo)，為已知橋i失效的情況下網(wǎng)絡(luò)不連通的概率，P_f(B_i)為橋梁i的失效概率，為橋梁i與網(wǎng)絡(luò)同時(shí)失效的概率，P(C|B_i)為已知橋梁i失效的情況下網(wǎng)絡(luò)連通的概率。