我国公路桥梁养护管理系统发展及展望

为促进我国公路桥梁管养智慧化转型,提高管养效率,综述了我国公路桥梁养护管理系统的研究历程与发展趋势。围绕桥梁养护管理系统发展的3个阶段:无纸信息化的桥梁数据库信息管理阶段,改善状态评估与决策方法的桥梁技术状态评估及维护决策阶段,融合可视化、巡检终端及健康监测系统等手段的桥梁高效化管理阶段,总结各阶段系统功能模块与特点、主要解决的问题及存在的弊端;结合当前桥梁智慧管养方面的研究热点,探讨与展望了以减少人为干预、实现经济高效养护为目标的公路桥梁智慧养护管理系统发展方向。结果表明:当代公路桥梁养护管理系统已基本满足桥梁管养部门的精细化管理需求,但仍存在智慧化程度不足、资源配置合理化欠缺等问题,而融合了智慧感知、智慧判别与决策、多源信息融合手段的桥梁智慧管养系统,将通过多种智能技术感知桥梁多源信息,采用大数据分析与挖掘方法评估桥梁状态,指导管理者实现经济高效的管养决策,达到公路桥梁智慧化养护目的。

基于最小二乘的AHP-CRITIC组合赋权的砼梁桥技术状况指标权重确定

为了得到符合实际情况的桥梁技术状况评估指标权重,将层次分析法(AHP)与CRITIC赋权法相结合,采用基于最小二乘的AHP-CRITIC组合赋权法求解组合权重。该方法选取0.1~0.9标度法替代传统的1~9标度法确定指标主观权重,采用CRITIC法确定指标客观权重,同时引入欧氏距离函数确定桥梁技术状况的主客观综合评估分数,最后利用最小二乘法经过合理运算得出理想的组合权重。结果显示:与其他组合赋权方法所确定的权重进行比较时,采用最小二乘的AHP-CRITIC组合赋权法所确定的指标权重与《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21—2011)中的权重最为相近,同时由于引入了各指标实际评估分数得出组合权重,使得采用最小二乘的AHP-CRITIC组合赋权法所确定的指标权重更加符合实际情况。

融合多源数据的桥梁技术状况指标评定方法

为可靠地评定桥梁技术状况,针对桥梁技术状况评定过程的模糊性和不确定性特点,提出一种融合多源数据的桥梁技术状况指标评定方法。该方法首先通过云模型分别将桥梁技术状况指标的检测值和监测值转化为指标各等级的隶属度,并用隶属度构造改进Dempster-Shafer证据理论的基本信任分配函数,再结合证据冲突/一致度和信息熵确定综合权重系数,对基本信任分配函数进行修正,然后采用Dempster合成规则融合得到综合基本信任分配函数,最后依据最大隶属度原则得到指标的标度,实现桥梁技术状况的可靠评定。采用该方法和《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21—2011,现行评定方法)分别评定某座斜拉桥的索力指标,结果表明,与现行评定方法相比,该方法的评定结果对应的养护对策与实际养护对策更相符,该方法有效、可行。

基于D-S证据理论的舰船技术状态评估方法

在简要叙述船舶技术状态评估现状的基础上,提出了基于D-S证据理论的舰船技术状态评估方法。介绍了船舶技术状态评估的重要性和发展现状,以及可处理由不知道所引起的不确定性的D-S证据理论和基于D-S证据理论的决策方法;通过实例详细阐述如何用D-S证据理论进行舰船技术状态评估。实例证明,通过应用D-S证据理论,提高了舰船技术状态评估的准确性和可靠性,降低了评估的不确定性。

B/S架构营运车辆技术状况数据库管理系统的实现

目前各省建立的运政系统并没有实现营运车辆技术状况数据的共享。综合性能检测站和维修企业迫切需要获得生产作业中用到的车型参数数据。企业自己收集的车型参数数据不完整、不准确,严重影响了对营运车辆性能的评价质量及车辆安全性。营运车辆技术状况数据库及管理系统,针对营运车辆管理部门、综合性能检测站、维修企业、运输企业等4类用户,实现了3省车辆技术状况数据的互联和共享;建立了车型数据库,解决综合性能检测站和维修企业车型参数缺失的问题。数据库已经导入数据数万条,在3省进行了近2个月的示范应用,评价良好。

现有桥梁技术状况评定的差异性研究与实际应用

桥梁技术状况评定是综合评定桥梁技术状况的主要手段,针对我国现阶段实施的《城市桥梁养护技术标准》(CJJ 99—2017)和《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21—2011)两本规范标准进行差异性研究,从多个维度展开分析,并结合典型工程实例进行应用研究,比较两本标准的差异性、适用性以及实际应用中的不同之处。

轨道交通桥梁技术状况评定体系及方法研究

建立轨道交通桥梁技术状况评定体系及检测指标,为轨道交通桥梁检测评定工作提供依据,在公路、市政、铁路桥梁检测规范的基础上,研究轨道交通桥梁的结构特点、荷载特点,提出了针对轨道交通桥梁的技术状况评估方法,明确了基于公路桥梁的轨道交通桥梁检测指标,形成一套完整可行的检测评定技术。选取典型的梁式轨道交通桥梁项目,采用研究建立的评定方法对工程结构进行技术状况评价。结果显示该方法和原有方法评定结果基本一致,前者更能反映轨道交通桥梁管理中重点关注的问题,验证了该方法的适用性和针对性。

基于协同过滤算法的桥梁复检指引应用方法研究

为在桥梁复检时精准推荐子部件和病害类型,避免复检时全面普检效率低和人资物力浪费的问题,提出一种基于协同过滤算法的桥梁复检指引应用方法。该方法基于句向量思想和协同过滤思想,首先分析桥梁与子部件病害类型的关联关系,得出需复检的子部件,同时结合现有海量检测数据,分析不同桥型、不同部件(子部件)和病害类型的关系;然后为复检推荐出关联子部件最有可能发生的病害,引入计算相似度的杰卡德公式,根据桥梁及部件的相似特征,在样本库中寻找最佳相似桥梁和部件,并给出参照评分。以某高速公路桥梁为应用背景,对比分析现场复检病害类型与推荐病害类型,以及复检得分和参照评分。结果表明:指引的子部件病害类型在复检时被检测出的可能性很大,准确率达到75%以上;复检评分与参照评分相差率基本小于10%;整体提升检测效率约50%;该协同过滤算法可以应用于桥梁复检指引。

基于D-S证据理论的航空装备技术状态决策研究

要准确确定航空装备的维修内容和时机，在对维修类型进行决策时是以装备技术状态作为主要依据的。为了更全面、更准确地获得航空装备整机技术状态信息，提出基于D-S证据理论的航空装备技术状态决策模型。实例证明：经过多证据融合后，该模型可有效提高航空装备技术状态决策的准确性和可靠性，为武器装备技术状态决策提供了新思路。

基于桥梁上部结构自振频率实测结果的技术状况评定方法研究

随着服役期的增长,桥梁功能逐步退化,合理评定其技术状况,对养护决策十分重要。特别是对部分加固处置后的桥梁而言,原结构不具备常规检测条件,准确把握桥梁的实际工作状态较困难。自振频率是桥梁的一个固有特性,当桥梁功能衰退时,其结构刚度下降,实测自振频率也相应降低,直接反映了桥梁的工作状态。因此,寻找桥梁自振频率实测结果与其技术状况等级之间的关系,不仅能快速掌握桥梁的工作状态,还能通过自振频率反映某些不能用常规手段检测的隐性病害。基于自振频率实测结果的技术状况评定方法,能为桥梁养护管理部门进行桥梁管理和养护提供可靠的决策依据。

基于AHP-TFN的混凝土梁桥技术状况评估

为了科学客观地评估在役混凝土梁桥技术状况,引入三角模糊数(TFN),提出一种基于层次分析法(AHP)的桥梁技术状况模糊综合评估方法。依据《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21-2011),选取混凝土梁桥上部结构、下部结构、桥面系作为准则层,上部承重构件、上部一般构件、支座等16项作为指标层;运用TFN-AHP模糊综合评估方法,同时采用0.1-0.9标度法替代传统的1-9标度法,以此来构造三角模糊判断矩阵,对准则层以及指标层里各因素进行权重计算;最后结合山西省G208线某在役混凝土梁桥进行了工程实例分析,结果表明,直接利用现行规范会高估桥梁等级,TFN-AHP模糊综合评估方法具有可行性和合理性。

基于最优最劣法桥梁技术状况评定优化的计算方法

以省际公路通道上某桥梁为研究对象,针对提高桥梁技术状况评定准确性与全面性的问题,提出优化现行桥梁技术状况评定体系的策略.以《公路桥梁技术状况评定标准》为基础,引入最优最劣法进行权重计算,结合恶化系数对构件扣分值进行修正,优化现行规范中的桥梁构件评分计算方法,建立基于最优最劣法的桥梁分层分级评估体系.采用该方法对桥梁结构进行健康评估,结果表明当前桥梁结构状态良好,承载能力满足设计荷载等级需求.应用有限元数值模拟方法对桥梁结构进行仿真验算,发现评估结果与数值分析结果相符合,验证了所提优化评价体系的工程适用性.

基于权重融合法的跨海桥梁部位及部件权重体系分析

桥梁技术评定工作中存在桥梁部位、部件权重与实际状况匹配度不足的情况,采用层次分析法、专家群组分析和熵权法构建桥梁部位及部件权重综合分析体系。通过层次分析法以及专家群组分析得出桥梁部位及部件“主观权重”,采用熵权法分析桥梁结构健康监测数据得出桥梁部位及部件的“客观权重”,通过权重融合得到兼顾主、客观因素的桥梁部位及部件权重体系。以港珠澳大桥青州航道桥为分析对象,对比现行桥梁技术状况评定标准并给出权重体系,结果表明:采用群组分析法得出权重值与标准权重值基本一致。采用熵权法得出的上部结构权重值比标准权重值稍大,下部结构、桥面系的权重值基本一致。通过权重融合法得到的上部结构权重值偏大,桥面系权重值偏小,下部结构权重值基本一致。通过权重融合得到的分析结果,综合考虑了主、客观因素,更贴近工程实际情况,合理反映桥梁部位及部件权重。

简支梁桥技术状况评定程序研发与应用

基于公路桥梁中简支梁桥技术状况评定相关内容、评定指标与方法,借助Matlab环境GUI界面设计、微软组件(COM)对象模型,研制开发了“简支梁桥技术状况评定程序”。用户可根据桥梁现场检测信息,在可视化操作应用界面内输入桥梁基本信息、各项评定指标的定量或定性判定标度信息,程序自动分析检算构件、部件、部位及桥梁总体技术状况评分,判定桥梁技术状况等级分类,生成技术状况评定报告。最后依据苏州市狮山街道塔园路落星桥的2021年技术状况检测评定相关内容,对程序准确性进行验证。

中小跨径斜拉桥健康监测系统设计及应用

以某跨径布置为70m+160m+70m=300m的双塔双索面异形塔柱斜拉桥为工程背景,在充分考虑经济性的基础上完成了桥梁轻量级健康监测系统的设计、施工和试运营。基于该系统结合桥梁变形定期测试数据对桥梁的安全运营进行较为全面的把控。系统试运营数据表明:系统运行状况良好,监测传感器实时在线,监测数据实时采集和正常传输,监测系统未出现运行故障,系统建设达到预期目标要求。本文所采用的轻量化健康监测系统与人工定期测量数据相结合的方法可以在充分考虑经济性的基础上完成管养单位对桥梁技术状况的监测需求,可为其他类似桥梁健康监测系统建设提供借鉴作用。

跨铁路桥梁的检测与评定

随着我国交通运输事业的快速发展,桥梁特别是跨铁路桥梁的健康运营越来越受到关注。而桥梁技术状况评定是评估桥梁健康状况的重要方法.以湖南省某跨铁路桥梁为例,通过桥梁技术状况评定、无损检测、结构验算及动静载试验等方法检测桥梁的安全状况。结果表明,桥梁总体技术状况总体为4类,桥梁承载力及整体刚度满足相关规范要求。为保障该桥梁健康运营,建议对桥梁进行限载、限重。

基于不确定性推理的大跨度斜拉桥综合评估研究

随着国内桥梁建造水平的飞速评估提升,大跨度桥梁技术状态评估越来越受到重视的同时,仍存在较多问题和不足。以某斜拉桥为研究背景,采用不确定推理中的多级模糊综合方法和D-S证据理论,对钢箱梁斜拉桥开展状态评估,并与直接加权平均方法的结果进行比较。研究表明:不确定性推理方法可以较好地应用于大跨度斜拉桥的技术状态评估;D-S证据理论方法能体现子指标之间的差异性,有利于做出更加合理的养护决策。

桥梁技术状况预测的灰色马尔可夫链模型研究

提出将灰色马尔可夫链用于桥梁的技术状况预测中,以解决传统的回归分析模型无法考虑不确定因素对结构技术状况的影响和概率型模型对单一桥梁预测的局限性问题,提出了将灰色模型GM(1,1)与马尔可夫链有机结合起来,利用二者的优点充分考虑了桥梁技术状况的整体趋势和局部波动情况,最大限度地利用历史信息.通过对国外某桥的技术状况进行预测分析并与传统的预测方法进行对比,证实了该模型的预测精度.

基于层次分析的石拱桥技术状况评定方法

针对在役石拱桥技术状况评定的问题,提出将层次分析法应用于石拱桥的评定,并在石拱桥的构件评定和部件权重计算等2个方面进行了改进。对于桥梁构件的评定,该方法建立了基于权重的新的病害扣分叠加公式,并在构件评定过程中考虑恶化系数。对于桥梁部件的权重计算,该方法在收集桥梁的基本状况信息基础上,建立了递阶层次评估结构模型,构造了各层的判断矩阵,计算单一元素相对权重,并对判断矩阵进行了一致性检验,研究中还考虑了多个专家的差异性与相似性,确保得到较为准确的权重。以一座石拱桥作为算例,分别用3种方法进行了详细的研究,结果验证了基于层次分析的技术状况评定方法的可行性和科学性。

美国、日本、英国桥梁技术状况评定方法分析

为了促进桥梁定期检查和技术状况评定结果对桥梁养护管理工作的有效支撑,全面提升公路桥梁安全耐久水平,采用文献综述的方法简要分析了《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)和《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21-2011)2种技术状况评定方法的优缺点,并在此基础上重点分析了美国、日本、英国的桥梁技术状况评定方法以及各国方法相互之间的优点和共性特征。结果表明:从国外的标准来看,普遍采用基于构件级的缺损详细检查数据作为评价数据来源,且形成了结构化程度很高的构件和缺损分类数据,便于明确养护对策并实现基于数据驱动的桥梁养护决策体系;为提高桥梁精细化养护水平,有必要建立桥梁构件状况等级的评定体系,在考虑构件自身缺损状况的基础上,综合考虑构件、部件和结构之间的相互作用和相互影响,以达到精准养护和预防养护的目的;结合我国自身特点来看,应吸取国内原有2种评定方法的优点,在评定过程中加入构件功能及安全风险等方面要素,提高技术状况评定结果的准确性,促进养护决策方案的全面性;有必要建立基于桥梁安全管理和资产管理的多维度技术状况评定指标,以满足养护决策中兼顾单体桥梁养护的紧迫性和路网级桥梁远期养护规划的需要。研究结论可为我国《公路桥梁技术状况评定标准》的修订提供参考和借鉴。