基于构件病害的城市桥梁预防性养护模型研究

在充分研究马尔可夫过程理论的基础上,通过研究桥梁构件病害状态等级发展规律,确立了马尔可夫链构件退化模型,并以此为核心构建了一种城市桥梁预防性养护模型。最后利用北方某城市桥梁2006年至2018年检测数据,计算出构件病害状态等级转移概率矩阵,依据城市桥梁预防性养护模型,对1座同类型桥梁运营8年和14年后的预防性等级进行了预测。     

基于马尔可夫链的路网级桥梁状态分布预测

为了采用马尔可夫链对路网级桥梁状态分布进行较准确的预测,在路网桥梁多年检测数据的基础上,以检测值与理论值的误差平方和最小为优化目标,提出了2种求解状态转移矩阵的优化模型。采用遗传算法对提出的优化模型进行求解,并将提出的优化模型与既有典型优化模型进行了对比。实例分析表明,采用提出的2种优化模型求得的状态转移矩阵,马尔可夫链的预测误差均低于9%;提出的2种优化模型求解状态转移矩阵的精度均明显高于既有典型优化模型;采用文中求解状态转移矩阵和初始状态向量的方法,马尔可夫链可以较好的用于路网级桥梁状态分布的预测。     

基于灰色马尔可夫的市政道路路面使用性能预测

路面使用性能是市政道路的全生命周期管理养护的重点,为了对路面使用性能进行精准预测,针对现有路面使用性能衰减影响因素众多、实测数据随机性和波动性较大等特点,基于灰色系统理论,运用新陈代谢的思想,建立了新维灰色理论模型,随后用马尔可夫链理论优化新维灰色理论模型的预测值,最终得到了灰色马尔可夫预测模型。结合西安市某市政道路路段2012年～2018年常用路面使用性能检测指标的实测数据,以路面行驶质量指数RQI为例,对传统灰色理论模型、新维灰色理论模型和灰色马尔可夫预测模型的预测效果进行对比分析,结果表明：与RQI实测值相比,灰色马尔可夫模型预测值的平均相对误差最小,仅为0.41%,预测精度最高。     

桥梁管理系统中的氯化物腐蚀破坏研究

瑞士桥梁管理系统（KUBA-MS）根据构件外观的不同,定义了5种状态情况。为了预测任意构件在任一时刻的状态情况,必须建立构件龄期与状态之间的关系式。该文建议的方法考虑将潜在的引起构件破坏的物理现象应用于钢筋的氯化物腐蚀。通过对氯化物腐蚀进行数值建模,对桥梁构件的状态情况进行了研究。     

公路货运量灰色模型—马尔可夫链预测方法研究

将灰色系统理论与马尔可夫链相结合,首次提出了灰色模型—马尔可夫链预测公路货运量的方法;并结合"十五"期间中国公路货运量和公路货运市场的发展趋势的预测分析详细阐述了该方法的具体应用。首先建立GM(1,1)灰色动态拟合模型,并以此作为公路货运量发展变化的动态基准线模型;在此基础上应用马尔可夫链确定系统状态转移概率矩阵,通过系统状态的划分、样本值与模型拟合值之间的残差及其标准化离差等指标的分析计算,最终以概率形式分析和预测公路货运量的发展变化区间。理论分析和实践都表明,该法不但预测结果更可靠,而且能够对公路货运市场的发展趋势进行宏观的把握,有利于决策者的决策行为。     

基于灰色马尔可夫链模型的桥梁预防性养护时机研究

由于桥梁在运营过程中,桥梁各项指标会呈逐年下降趋势,需要通过某种方法研究桥梁技术状况及变化规律,并确定合理时机对桥梁进行预防性养护,使桥梁在寿命期内能安全和合理使用。基于清远某座桥梁2008年-2017年桥梁技术状况的历史数据,将灰色预测模型和马尔可夫链结合,构建了桥梁技术状况预测模型,并给出桥梁技术状况预测公式。分析结果表明,灰色马尔可夫链对于桥梁的技术状况评分拟合度较马尔可夫预测模型和灰色预测模型精度要高,预测效果更好。通过文章所建立的预测模型,分析得出以桥梁技术状况评分85分作为桥梁预防性养护时机是合理、经济的,该研究结果可为今后的桥梁管养决策提供依据。     

公路货运量灰色模型-马尔可夫链预测方法研究

将灰色系统理论与马尔可夫链相结合，首次提出了灰色模型-马尔可夫链预测公路货运量的方法；并结合“十五”期间中国公路货运量和公路货运市场的发展趋势的预测分析详细阐述了该方法的具体应用。首先建立GM(1，1)灰色动态拟合模型，并以此作为公路货运量发展变化的动态基准线模型；在此基础上应用马尔可夫链确定系统状态转移概率矩阵，通过系统状态的划分、样本值与模型拟合值之间的残差及其标准化离差等指标的分析计算，最终以概率形式分析和预测公路货运量的发展变化区问。理论分析和实践都表明，该法不但预测结果更可靠，而且能够对公路货运市场的发展趋势进行宏观的把握，有利于决策者的决策行为。     

基于灰色马尔可夫链的桥梁荷载随机过程交通量预测

为了克服灰色预测方法的不足,在灰色模型预测方法的基础上,提出灰色马尔可夫链桥梁荷载随机过程交通量预测模型,该模型的灰色预测曲线能反映交通量历史发展趋势,马尔可夫预测可反映随机波动性对交通量预测的影响,从兼顾了趋势值和波动性两方面因素对预测结果的作用,能克服单一预测模型在交通量预测中的局限性,并可结合交通量实际情况,能实现准确、综合预测交通量的目的。在现有交通量统计资料的基础上,对该模型进行了精度检验,并预测出了2007年的交通量。实例计算分析表明,模型精度良好,预测结果与实际状态基本相符,利用灰色马尔可夫理论进行交通量预测是一种行之有效的方法。     

基于检查评定大数据的桥梁技术状况多阶段退化模型

建立合适的桥梁退化模型是进行性能预测和预防性养护的前提。利用445座混凝土空心板桥连续5年的检查评定数据,考虑到桥梁各阶段性能退化速率不同,采用多阶段的马尔可夫链,建立了桥梁技术状况退化模型,并应用该模型预测某13年桥龄的混凝土空心板桥3年后的技术状况,通过与18座同类型同龄桥梁技术状况变化相对比,结果表明,该退化模型能准确预测桥梁技术状况等级。     

道路交通事故灰色马尔可夫预测模型

在道路交通事故灰色预测的基础上，引入马尔可夫链预测理论，建立道路交通事故灰色马尔可夫预测模型。道路交通事故灰色马尔可夫预测兼有灰色预测和马尔可夫链预测的优点，模型克服了随机波动性数据对道路交通事故预测精度的影响，拓宽了灰色预测的应用范围。实例计算证明：道路交通事故灰色马尔可夫预测模型预测精度高于GM(1，1)模型预测精度，模型可以用于道路交通事故预测。     

基于灰色马尔可夫模型的近期公交客流量预测

为了科学准确地预测近期公交客流量,提出了应用灰色马尔可夫模型进行预测的方法。利用历史数据建立灰色GM(1,1)模型,通过确定系数可获得公交客流量的时间响应序列及还原值的表达式,从而可获得未来年公交客流量的发展序列值,结合马尔可夫链过程将随机序列状态划分为3类,通过确定状态转移矩阵可获得序列处于各状态的概率值及与各状态对应的预测中值,最终求得各序列的修正值。通过铜陵市公交客流的历史数据,预测了近3年的公交客流。实例证明该预测模型具有较高的精度,能够指导公交经营管理者近期的决策行为。     

基于网络基坑沉降预测的马尔可夫修正模型

分析灰色GM(1,1)预测模型存在的理论缺陷,指出灰色GM(1,1)预测模型虽可用于小样本基础数据预测,但对基础沉降一类随机性强、波动性较大的数据拟合质量较差,预测精度降低。因而,提出利用马尔可夫链修正神经网络模型,其计算过程为:首先建立神经网络动态拟合模型作为基础沉降变化的基准线,在此基础上应用马尔可夫链确定系统状态转移概率矩阵,最后通过系统状态划分样本值与模型拟合值之间的残差及中误差等指标分析计算,最终完成基础沉降的准确计算,该模型应用于基础沉降工程实例运算,取得较好效果。     

基于交通因子状态网络的城市交叉口交通流预测

信息技术的快速发展,为交通研究和城市交通管理提供了大规模、多样化的数据资源,并为城市交通状态估计和交通流预测方法的研究提供了有力支持。将城市交叉口视为一个微观交通系统,采用数据驱动与领域知识结合的方式,建立微观层次的交通因子状态网络模型（Traffic Factor State Network,TFSN）,考察交通因素之间的相互关联,并考虑环境因素的影响。该模型结合交通因子和环境影响因子的影响,通过对交通流数据进行聚类分析,估算出对应于环境影响因子的交通状态,并通过实际案例验证其物理意义以及与交通流实际状态的对应关系。进一步地,基于不同交通状态下的交通流数据建立高阶多元马尔可夫链,进行交通流预测,并根据交通流时间序列的聚类性能指标提高模型的预测准确性。对数据序列马氏性强弱、马尔可夫模型阶数与模型预测准确性之间关系进行分析。研究结果表明：根据马氏性合理选择马尔可夫模型的阶数可以提升模型预测准确性;直接对原始交通流数据进行预测的平均绝对百分比误差为24.61%,而不同交通状态下交通流预测的平均绝对百分比误差为16.99%,相比直接预测误差下降了7.62%,验证了所提出的微观交通因子状态网络的有效性和可用性。     

分阶段施工桥梁的无应力状态控制法

利用能量法建立分阶段施工桥梁结构的力学平衡方程,引入构件单元的无应力状态量建立分阶段施工桥梁结构过程状态与过程状态、过程状态与成桥状态之间的联系.安装计算时通过无应力状态量直接解算施工中间状态的内力和位移,在分阶段施工桥梁施工过程中实现了多工序并行作业和温度、临时荷载影响的自动过滤.     

采用灰色-马尔可夫耦合模型预测古树屋边坡变形

基于预测拟合值和实际监测值的相对误差划分不同的预测状态,利用马尔可夫链对灰色GM(1,1)预测值进行修正,计算得到边坡变形的范围和相应的预测值。以古树屋开挖边坡为研究对象,利用耦合模型对其变形进行预测,得到边坡的变形预测值为57.006 0 mm,预测的变形范围大小在56.845 8～61.755 4 mm之间。实例分析结果表明:与线性回归模型以及单纯灰色模型预测结果比较,采用灰色-马尔可夫耦合模型对开挖边坡变形进行预测的结果精度较好,且能较准确地预测边坡变形大小的范围。     

基于模糊马尔科夫链的钢筋混凝土桥梁劣化预测

建立基于模糊马尔科夫链的钢筋混凝土桥梁劣化预测模型,对桥梁结构劣化等级的划分及模糊劣化状态的确定方法进行阐述。针对马尔科夫链应用的关键问题一状态转移概率矩阵的确定,提出基于对状态转移概率优化反演的简化逆阵方法。通过某桥梁工程劣化预测实例,验证该方法的有效性。     

基于可靠性的桥梁抗剪承载力临界寿命曲线

为建立基于可靠性的在役T形截面简支梁桥抗剪承载力临界寿命曲线,并提出相应的受剪承载力剩余寿命实用预测方法,以设计目标可靠指标降低0.5为受弯构件抗剪承载能力最低可靠指标。在引入抗力简单随机过程模型的基础上,通过计算不同评估基准期与最低可靠指标对应的构件抗力相对折减系数限值,建立了基于抗力折减系数限值的受弯构件抗剪承载能力临界寿命曲线和预测方法。最后,以某20 m简支T形梁桥为例进行抗剪承载力寿命预测,计算结果表明,本文提出的抗剪承载力寿命预测方法简单实用,与基于可靠度的在役桥梁承载能力剩余寿命预测方法是等效的,避免了寿命预测中复杂的可靠指标计算过程,可用于在役桥梁受弯构件抗剪承载力寿命预测。     

服役PC桥梁应力状态评估方法

为了评估服役PC桥梁正常使用状态下全预应力构件及A类构件的应力状态,利用横张增量法对钢束有效预应力的统计规律进行了研究,结果表明:有效预应力统计参数服从正态分布且KEP～N(0.97,0.09)。在此基础上,利用可靠度方法构造了抗力(应力)概率模型、恒载效应概率模型、汽车及人群荷载效应概率模型,以应力失效准则为依据给出了最小可靠指标,从而建立了服役PC桥梁应力状态评估方法。     

在役公路桥梁技术状况的预测方法研究

文章通过对确定型模型和概率型模型两种预测方法的对比,提出将马尔可夫方法用于桥梁的技术状况预测中,以解决传统的确定型模型无法考虑不确定因素对结构技术状况的影响问题,提出了将马尔可夫模型用于预测桥梁技术状况分布的建模方法,最大限度地利用历史信息,为桥梁养护管理工作提供了一定的理论支持。     

基于性能的桥梁钢筋混凝土构件抗爆设计

桥梁结构全寿命周期内可能遭受爆炸冲击事故,设计阶段对这类冲击作用考虑不足。现建立了基于性能的钢筋混凝土构件抗冲击设计方法框架,包括冲击作用危险性分析、构件性能标准确定、构件性能评价和构件性能陈述。以钢筋混凝土立柱抗爆设计为例说明建立的设计流程,首先通过与空气爆试验对比验证ALE方法用于钢筋混凝土构件爆炸冲击损伤,分析可靠性;以位移角指标建立构件性能目标体系,通过非线性有限元分析得到了设计构件的抗冲击性能状态,并对不满足设防水准的设计参数进行优化,得到满足三水准抗爆设防目标的立柱设计参数。