[發明專利]一種基于貝葉斯網絡的大規模橋梁網絡評估方法

有效

• 申請號: 201910196914.2
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN109918819B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 李順龍;王杰;房坤;李惠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/18;G06F111/08;G06F119/02
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

本發明提出了一種基于貝葉斯網絡的大規模橋梁網絡評估方法，運用ORDER?II和Dijkstra算法與易損性思想，利用網絡中橋梁的技術狀況評定等級以及城市間距離信息，實現了大規模橋梁網絡整體可靠度評估以及關鍵路段橋梁識別。將求解大規模橋梁網絡可靠度的NP?hard問題轉化為在要求精確度下求解橋梁最可能的失效組合與網絡連通狀態問題。本通過對包含1772座橋梁的某國道橋梁網絡的評估，證明了本發明所提出的方法與易損性指標能夠對大規模橋梁網絡整體可靠度進行評估，并能有效辨識出各路段橋梁相對重要性。本發明能夠直接高效的對大型橋梁網絡進行評估。

技術領域

本發明涉及一種土木工程橋梁網絡評估的方法，具體涉及一種基于貝葉斯網絡的大規模橋梁網絡評估方法。

背景技術

橋梁作為基礎設施交通網絡中最為脆弱的部分，其安全性是保證公路快速暢通運行的關鍵，對保證基礎設施交通網絡安全運營乃至區域經濟發展具有重要意義。根據交通運輸部發布的《2018交通運輸行業發展統計公報》，截至2018年底，我國公路橋梁83.25萬座， 5225.62萬米，是世界第一的橋梁大國。

在橋梁全壽命周期中，建設期僅占全橋壽命不足10％，其他均為養護期。然而，橋梁在長期服役過程中由于受到荷載和環境等因素的影響出現老化、使用性能和安全性能退化等問題。據統計，中國公路路網中40％的在役橋梁服役時間超過了20年，技術等級為三類、四類的帶病橋梁近30％，危橋數量達到15％(約10萬座)。隨著步入維修維護期的橋梁數量日益增多，橋梁結構的安全狀況不容忽視。

根據交通運輸部《關于進一步加強公路橋梁養護管理的若干意見》(交公路發[2013]321號)文件要求，“確定橋梁技術狀況的全面檢查，應不少于三年一次”。因此，全國各省市每年都會產生針對橋梁結構的海量檢測監測信息。而現有的交通基礎設施檢測、評估與維護策略制定均以單座橋梁為單位開展，限制了各橋梁之間在空間上的互聯互通，不利于區域內多座基礎設施結構的統一管理，導致在多座橋梁出現安全警告時，無法快速準確地排除安全隱患。同時針對區域內所有橋梁的維護維修費用總和極高。根據交通運輸部發布的《2017 年全國收費公路統計公報》統計，2017年度，全國收費公路通行費收入為5130.2億元，支出總額9156.7億元，養護以及運營管理支出 1161.5億元，占比12.7％。因此，如何評定網絡內路段橋梁的相對重要性，具有重要意義。

目前廣泛應用的橋梁網路可靠度評估方法有：狀態枚舉法、串并聯法、事件樹法等。由于對于一個含有m個不可靠構件(橋梁)的網絡，其狀態數為2^m。隨著橋梁網絡規模的擴大，前述方法將不可避免地失效，僅適用于含有少量橋梁的小規模橋梁網絡模型。因此亟需發展一種快速、有效的基于網絡可靠度的大規模橋梁網絡評估方法。

發明內容

本發明為了解決大規模橋梁網絡評估的問題，本發明提供一種基于網絡可靠度的大規模橋梁網絡評估方法，能夠快速準確地排除安全隱患。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案為：一種基于貝葉斯網絡的大規模橋梁網絡評估方法，步驟如下：

步驟1：將橋梁網絡視為拓撲圖與信息圖的重疊，建立橋梁網絡物理模型，其中拓撲圖模型包括由網絡中的路線與路線交點分別簡化成的邊和節點，信息圖模型包括網絡中各邊長度以及其上橋梁的技術狀況評定等級；

步驟2：計算單體橋梁失效概率，應用AASHTO標準規范中的可靠度算法以及系統因子，將網絡上橋梁的技術狀況評定等級轉化為橋梁整體的可靠度及失效概率，P_f＝Φ(-β_b)，式中，P_f為橋梁的失效概率，β_b為橋梁可靠度指標，橋梁可靠度指標與結構的設計安全等級以及技術狀況等級有關；