[發(fā)明專利]一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的梁式橋評估的條件概率的求解方法

有效

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• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113094843B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李忠龍;李順龍;張峣;陳曉偉;邴皓楠
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;G06Q10/06;G06F111/08;G06F119/02;G06F119/04
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的梁式橋評估的條件概率的求解方法，屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域。確定環(huán)境因素；構(gòu)建評估網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點因素進(jìn)行試驗；得出節(jié)點信息；定義網(wǎng)絡(luò)第二層節(jié)點失效的判斷依據(jù)并求解失效概率分布列、統(tǒng)計記錄模擬結(jié)果；提煉評價橋梁結(jié)構(gòu)安全性、使用性及耐久性的極限狀態(tài)方程；求解出在網(wǎng)絡(luò)第二層節(jié)點的各種狀態(tài)條件下的條件概率的分布列；基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建橋梁評估網(wǎng)絡(luò)；將條件概率作為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)，對造成橋梁安全性能失效的主要環(huán)境因素進(jìn)行反向診斷，評估事故致因。本發(fā)明為橋梁維修加固及健康監(jiān)測提供了一種技術(shù)手段；為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)橋梁安全風(fēng)險評估的條件概率獲取提供了有效的解決途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的梁式橋評估的條件概率的求解方法，屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國的交通行業(yè)發(fā)展迅猛，橋梁結(jié)構(gòu)作為交通運輸網(wǎng)中的重要組成部分，因此，其長期服役的安全性能評估工作始終處于舉足輕重的地位。我國的已建橋梁數(shù)目眾多，橋梁工程的發(fā)展已經(jīng)從全國范圍內(nèi)大規(guī)模新建階段逐漸向橋梁工程的鑒定評估、養(yǎng)護(hù)維修階段轉(zhuǎn)移，目前對于既有橋梁的承載能力和耐久性評估已成為專家學(xué)者的研究熱點，通過對大量文獻(xiàn)的調(diào)研，基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論的橋梁安全性能評估已經(jīng)成為該領(lǐng)域的熱點研究方向。

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是基于概率論以及圖論形成的一門理論，該理論一方面具體圖論學(xué)科的優(yōu)點，可以應(yīng)用圖論語言揭示問題的本質(zhì)結(jié)構(gòu)，另一方面又將概率論引入到其中，降低問題推理的計算復(fù)雜度。

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論的主要研究對象是不確定性問題，而在土木工程領(lǐng)域這類問題又十分常見，尤其是在結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度理論中，承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)中各種分項系數(shù)以及可靠度指標(biāo)，都是基于概率原理得到的；在實際的建筑結(jié)構(gòu)中，不同材料的力學(xué)特性、不同構(gòu)件的幾何尺寸、不同結(jié)構(gòu)的施工環(huán)境、不同情況下的荷載分布等，都伴隨著大量的不確定性。

目前隨著計算機和人工智能的發(fā)展，許多學(xué)者嘗試將橋梁評估與貝葉斯網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，在應(yīng)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對橋梁各項安全性能進(jìn)行評估時，各個節(jié)點之間的條件概率獲取是整個評估過程的重點和難點，所以基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的橋梁安全評估的條件概率求解問題亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容

為解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的梁式橋評估的條件概率的求解方法。

實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案：一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的梁式橋評估的條件概率的求解方法，所述方法包括如下步驟：

S1：確定影響梁式橋各項安全性能的環(huán)境因素；

S2：構(gòu)建梁式橋結(jié)構(gòu)的多層評估網(wǎng)絡(luò)；

S3：根據(jù)S2中所述網(wǎng)絡(luò)中的各根節(jié)點因素進(jìn)行試驗，確定環(huán)境因素數(shù)據(jù)參量；

S4：得出各根節(jié)點的分布信息與一階矩信息；

S5：選取材料劣化模型，定義網(wǎng)絡(luò)第二層節(jié)點失效的判斷依據(jù)；

S6：求解網(wǎng)絡(luò)第二層節(jié)點的失效概率分布列，并統(tǒng)計記錄第二層模擬結(jié)果；

S7：分別提煉評價橋梁結(jié)構(gòu)安全性、使用性以及耐久性的極限狀態(tài)方程；

S8：求解出在網(wǎng)絡(luò)第二層節(jié)點的各種狀態(tài)條件下的條件概率的分布列，為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建提供數(shù)據(jù)支撐；

S9：基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建橋梁評估網(wǎng)絡(luò)；

S10：將S8中計算所得出的條件概率作為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)，繼而對造成橋梁安全性能失效的主要環(huán)境因素進(jìn)行反向診斷，評估事故致因。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：