本技术提出了一种桥梁病害分析与风险评估的创新两阶段方法及系统,旨在提升桥梁病害预测的准确性并全面评估风险。该系统属于桥梁病害分析技术领域,通过改进现有方法,有效解决了桥梁病害预测精度不足和风险评估不全面的问题。
背景技术
随着桥梁使用年限的增加,其结构安全性和耐久性逐渐受到多种因素的影响,包括环境条件(如气候变化、温湿度、盐害等)、交通荷载(如重型车辆频繁通行)、材料老化以及几何结构特性等。这些因素共同作用,使得桥梁病害类型复杂多样,并且不同病害之间往往存在相互关联和耦合关系。这种复杂性使得桥梁病害的预测和风险评估面临诸多挑战。传统的人工检测方法不仅效率低下,而且对病害的综合性和关联性难以准确把握,而传统的单标签预测方法则无法有效处理病害的多标签特性,难以全面评估桥梁的风险水平。
目前,已经存在一些方法用于桥梁病害分析和风险评估,但仍存在诸多局限性。
如硕士毕业论文《基于BIM的桥梁健康监测及病害预测系统的设计与实现》提出了采用时间序列方法LSTM和ARIMA对温度、伸缩缝、沉降情况进行预测。然而,该方法仅关注部分单一特征的时间序列预测,未综合考虑桥梁多种病害之间的关联性及其风险。
如公开号为CN113569908A的中国专利提出了一种采用CPSO-BP神经网络模型的桥梁技术状况及病害预测反推演算方法,通过优化神经网络结构和参数,精确预测桥梁病害位置、种类和程度。但该方法未能提供病害发生的概率分布,难以量化病害预测的不确定性,同时忽略了病害间的潜在关联性。
如硕士毕业论文《结合模糊聚类和层次分析的桥梁群风险评估方法研究》将模糊聚类算法与层次分析法结合进行优化,既能实现对桥梁运营期风险的分级,也能进行定量的权重分析。然而,该方法主要基于传统专家经验构建的评估体系,未能将桥梁病害的预测信息或概率融入风险评估模型中,量化能力有限。
如《公路交通科技》期刊上发表的论文“一种新型在役桥梁风险评估方法”采用LKC法对在役桥梁进行风险评估。然而,该方法仅适用于宏观风险评估,未结合桥梁病害发生概率的预测,无法提供精细化的评估结果。
现有的桥梁病害分析和风险评估方法主要存在以下缺陷:
病害预测的不足:现有的桥梁病害预测方法大多只关注某几种单一病害(如温度变形、沉降)或单变量预测,未能全面覆盖多种病害,同时方法多基于确定性模型或分类模型,未能提供病害预测的概率分布,难以评估预测的可信度;
病害关联性未被考虑:病害之间的耦合和相互影响在实际桥梁运行中非常重要,但现有方法很少通过交互特征或联合建模捕捉这些复杂关系;
风险评估的局限性:现有桥梁风险评估方法通常基于定性的专家经验或静态病害信息,缺乏对病害发生概率的综合分析,未能结合病害预测结果进行动态量化风险评估,导致模型的预测精度和适用性不足。
实现思路