大型橋梁在線評估體系的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及建筑工地檢測領域，具體來說設及一種大型橋梁在線評估體系。
【背景技術】
[0002] 目前，對大型橋梁的評估依據(jù)來自規(guī)范《公路橋梁技術狀況評定標準KJTG/T H21-2011，W下簡稱"評定標準"），它適用于對各級公路的橋梁技術狀況評定，方法是分層 綜合評定與單項指標控制相結合的方法。但該規(guī)范中，所有構件的評估指標均來源于傳統(tǒng) 的人工檢測(常規(guī)的表觀病害檢查、定期檢測和特殊檢測)結果。
[0003] 而隨著橋梁結構自動化監(jiān)測技術的不斷發(fā)展，在傳統(tǒng)的W人工為主的日常檢測養(yǎng) 護工作基礎上，我國重要的大型橋梁基本都建立了結構監(jiān)測體系，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前已有 超過200座大跨度橋梁安裝了結構監(jiān)測體系。運些運營期產(chǎn)生的海量監(jiān)測數(shù)據(jù)，具有可追溯 性、客觀性、數(shù)據(jù)量大，準確性好等特點，是大型橋梁安全及技術狀況評估的優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)來源。 結構監(jiān)測評估的最終目的是為結構安全定調(diào)，為養(yǎng)護管理決策服務。當前問題在于如何應 用監(jiān)測數(shù)據(jù)進行準確、有效評估。
[0004] 為了有效應用監(jiān)測數(shù)據(jù)對結構進行評估，當前已有不少學者進行了各方面的研究 和應用，如李愛群及其科研團隊W潤揚長江大橋監(jiān)測海量數(shù)據(jù)為主要研究對象，重點開展 橋梁監(jiān)測海量數(shù)據(jù)的分析與評估研究，王璃等提出橋梁監(jiān)測體系的在線結構分析及狀態(tài)評 估方法。運些方法主要是通過對監(jiān)測的海量數(shù)據(jù)進行分析和處理，將提取的評估指標通過 模糊推理、專家評估體系、神經(jīng)網(wǎng)絡、可靠度理論等方法與結構有限元模型分析結果或結構 初始狀態(tài)進行對比，從而確定結構健康狀況或進行損傷識別。但是目前還沒有?？谟肳在 線監(jiān)測大型橋梁的檢查評定體系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種大型橋梁在線評估體系，W解決現(xiàn)有 技術中的問題。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：
[0007] 大型橋梁在線評估體系，其特征在于，包括：
[000引評估單元模型建立，用于建立檢查評定模型，所述檢查評定模型包含評估單元層、 部位層、部件層、構件層W及評估指標層;所述評估單元層包括若干個可W獨立的評估單 元;所述評估指標層包括外觀檢查病害類評估指標、人工檢測數(shù)據(jù)類評估指標和自動監(jiān)測 數(shù)據(jù)類評估指標，并采用最不利原則保證指標層標度的準確性;所述自動監(jiān)測數(shù)據(jù)類評估 指標由預先設置在構件層上的傳感器獲得；
[0009]評估體系，用于依據(jù)所述評估指標層信息對所述公路橋梁進行分級評定;其中，外 觀檢查病害類評估指標、人工檢測數(shù)據(jù)類評估指標通過人工檢測方法獲取并按照國家標準 進行評分，自動監(jiān)測數(shù)據(jù)類評估指標依據(jù)在線評估器進行評分，然后根據(jù)各評估指標的評 估標度對各構件進行評估，再對各部件進行評估，再對部位進行評估，最后進行各評估單元 總體狀況的評估。
[0010] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述在線評估器根據(jù)評估時段內(nèi)指標相應的所有監(jiān)測 數(shù)據(jù)進行分析處理后，選擇在線評估器進行評分，再根據(jù)評估分值按指標評估標度表確定 指標的評估標度，評估指標層的評估算法可不斷擴展，所述在線評估器選用可靠度評估器 或隸屬度評估器。
[0011] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，大型橋梁按結構方式合理進行劃分成各個管理單元， 針對每個管理單元建立評估模型并進行評估，運樣可W準確評估并給出針對性的合理養(yǎng)護 建議。
[0012] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，評估體系是模塊化的，權重可依據(jù)規(guī)范或者專家打分 法確定基準權重，然后根據(jù)指標層得分采用變權算法修正。
[0013] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，采用最不利原則保證指標層標度的準確性，當人工檢 測指標和自動監(jiān)測指標一樣時，按照最不利原則，取標度值最大的一個。
[0014] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，可W統(tǒng)計同類型構件技術狀況，統(tǒng)計結果用于指導養(yǎng) 護。
[0015] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，評估體系外接病害對策庫，有針對不同評估結果有效 指導養(yǎng)護單位的養(yǎng)護決策。
[0016] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，構件的指標層可靈活擴展，跨中擾度、結構應變、橋面 風荷載，運是對現(xiàn)有規(guī)范的指標項是重要的補充。
[0017] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，評估體系帶基準模型，同工況、定期、當前監(jiān)測檢測數(shù) 據(jù)進入基準模型，經(jīng)過有限元分析，可W獲得結構的二次內(nèi)力分布，有明顯的力學意義，可 W直接指導出結構的薄弱環(huán)節(jié)，定向指導養(yǎng)護工作。
[0018] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述可靠度評估器，先確定評估指標的抗力值，即該類 指標的評定標準，然后根據(jù)抗力值和通過監(jiān)測數(shù)據(jù)計算得到的指標均值計算可靠度指標e， 并進一步計算指標評估分數(shù)f(0)，從而確定指標評估標度。
[0019] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述隸屬度評估器通過設置合理的空間分區(qū)口檻值， 即模糊指標a，b，c，d和輸入、輸出隸屬度函數(shù)，對自動監(jiān)測數(shù)據(jù)類評估指標進行評分。
[0020] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述自動監(jiān)測數(shù)據(jù)類評估指標包括跨中擾度、墳臺沉 降、結構溫度。
[0021] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述外觀檢查病害類評估指標包括蜂窩麻面、剝落掉 角、空桐孔桐。
[0022] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述人工檢測數(shù)據(jù)類評估指標包括保護層厚度、鋼筋 腐蝕、混凝±碳化、混凝±強度、結構變位、預應力構件損傷、裂縫在。
[0023] 本發(fā)明在現(xiàn)有評定的基礎上，制定了將大型橋梁按結構形式劃分為若干受力獨立 的評估單元的規(guī)則，然后W分層綜合評估方法為綱，對特定的底層評估指標設計了能適用 監(jiān)測數(shù)據(jù)為輸入的在線評估器。該體系對構件評估指標進行了拓展，使構件評估指標涵蓋 海量監(jiān)測數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)的人工檢測數(shù)據(jù)，從而更全面、準確的對大型橋梁進行在線評估。經(jīng)該 體系得出的評估結果準確、客觀、合理。
[0024] 本發(fā)明的特點可參閱本案圖式及W下較好實施方式的詳細說明而獲得清楚地了 解。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的示意圖。
[00%]圖2為評估單元劃分示意圖。
[0027]圖3為墳臺沉降、跨中曉度和結構溫度測點布置示意圖。
[002引圖4為評估情況示意圖。
[0029] 圖5為隸屬度函數(shù)示意圖。
[0030] 圖6為隸屬度評估算法流程及詳細說明。
【具體實施方式】
[0031] 為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結 合具體實施例進一步闡述本發(fā)明。
[0032] 參見圖1，W某混凝±連續(xù)箱梁為例：
[0033] 大型橋梁在線評估體系，包括：
[0034] 評估單元模型建立，用于建立檢查評定模型，所述檢查評定模型包含評估單元層、 部位層(上部結構、下部結構和橋面系）、部件層、構件層W及評估指標層;如圖2所示。關于 評估單元的劃分，針對大型橋梁，構件數(shù)量眾多，要想達到準確評估并給出針對性的合理養(yǎng) 護建議，必須對整體橋梁結構進行合理劃分。源于電子化、網(wǎng)格化、高效化養(yǎng)護管理的理念， W-聯(lián)獨立及完整受力為原則，將大型橋梁按結構形式劃分為若干評估單元，通常一跨簡 支梁、一聯(lián)連續(xù)梁、一聯(lián)鋼構、一座斜拉橋可作為一個評估單元。
[0035] 評估指標層包括外觀檢查病害類評估指標、人工檢測數(shù)據(jù)類評估指標和自動監(jiān)測 數(shù)據(jù)類評估指標；自動監(jiān)測數(shù)據(jù)類評估指標包括跨中擾度、墳臺沉降、結構應變。外觀檢查 病害類評估指標包括蜂窩麻面、剝落掉角、空桐孔桐等。人工檢測數(shù)據(jù)類評估指標包括保護 層厚度、鋼筋腐蝕、混凝±碳化、混凝±強度、結構變位、預應力構件損傷、裂縫等。自動監(jiān)測 數(shù)據(jù)類評估指標由預先設置在構件層上的傳感器獲得。
[0036] 評估體系，用于依據(jù)所述評估指標層信息對所述公路橋梁進行分級評定;其中，外 觀檢查病害類評估指標、人工檢測數(shù)據(jù)類評估指標通過人工檢測方法獲取并按照國家標準 進行評分，在進行評估單元在線評估時，可讀取各指標最近一次檢測結果，按評定標準進行 評估，確定指標的評估標度類別。自動監(jiān)測數(shù)據(jù)類評估指標則需根據(jù)評估時段內(nèi)指標相應 的所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理后，選擇合適的在線評估器（如可靠度評估器、隸屬度評估 器)進行評分，再根據(jù)評估分值(百分制)按指標評估標度表確定指標的評估標度。然后根據(jù) 各評估指標的評估標度對各構件進行評估，再對各部件進行評估，再對部位進行評估，最后 進行評估單元總體狀況的評估。
[0037] 在線評估器根據(jù)評估時段內(nèi)指標相應的所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理后，選擇合適 的在線評估器可靠度評估器或隸屬度評估器進行評分，再根據(jù)評估分值按指標評估標度表 確定指標的評估標度。
[0038] 關于可靠度評估器，可靠性的數(shù)量描述一般用可靠度，可靠度是結構在規(guī)定的時 間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率。可靠度的決定因素是構件綜合抗力和荷載效 應，運些因素又進一步分為材料性能不定性、構件幾何尺寸不定性、計算模式不定性及荷載 分布的變異性等。在實際結構中，影響構件可靠度因素常為多個隨機變量。在橋梁監(jiān)測系統(tǒng) 中，傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)包括應變、位移、溫度、風速等，統(tǒng)計其分布規(guī)律大多為正態(tài)分布或?qū)?shù) 正態(tài)分布，因此可將運些監(jiān)測項目視為影響構件可靠度的評估指標，采用可靠度評估器進 行評估。在實際工程中，應用可靠度評估器時，需首先確定評估指標的抗力值（即該類指標 的評定標準），然后根據(jù)抗力值和通過監(jiān)測數(shù)據(jù)計算得到的指標均值計算可靠度指標e，并 進一步計算指標評估分數(shù)f(0)，從而確定指標評估標度。
[0039] 可靠度評估需給定評估指標的抗力值iiR，評估過程如下：
[0040] 1、計算評估指標在評估時段內(nèi)的均值y沸變異系數(shù)C(C=標準差/均值= OsAis);
[0041] 2、計算可靠度指標0
[0042]
[0043] 3、計算評估指標得分f(0)
[0044]
[0045] 4、根據(jù)評估指標得分查表得到評估標度值。
[0046] 關于隸屬度評估器，為了解決指標評分標準的不確定性問題，國內(nèi)外許多學者提 出基于模糊推理理論、通過統(tǒng)計分析確定指標隸屬度函數(shù)的方法進行評估指標的評分。運 一類指標評估器統(tǒng)稱為隸屬度評估器，在實際應用時，視指標具體情況，通過設置合理的空 間分區(qū)口檻值（即模糊指標a，b，C，d)和輸入、輸出隸屬度函數(shù)，對評估指標進行評分，如淡 丹輝在東海大橋監(jiān)測系統(tǒng)中提出的模糊推理系統(tǒng)（the fuz巧inference system)。
[0047] 隸屬度評估算法說明如下：
[004引1、隸屬度函數(shù)原理
[0049] 隸屬函數(shù)的擬合是采用化UChy分布，其主要類型有W下=種，如圖5所示。
[0050] (1)偏小型模糊分布，X越大，則隸屬度越小，