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为了能够在发现桥梁损伤后,快速计算各工程单位应承担的责任比例,从而筹集维修基金,及时维修桥梁,应用RBF神经网络开发了桥梁损伤责任评价系统。首先收集国内100个桥梁的损伤案例,然后请资深专家对各单位责任做出评估,获得了12输入12输出的训练矩阵。通过训练,RBF神经网络获得了良好的评价精度,可以对专家的推理逻辑进行仿真,向各责任单位分摊维修经费。该系统对诊断桥梁病害、保证桥梁安全运营有较好的促进作用。
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[收稿日期] 2013 01 13
[作者简介] 吕彩忠 (1964 ) , 男 , 硕士 , 副教授 , 现主要从事工程测量及其计算机优化方面的教学与研究工作 。
基 于 RBF 神 经 网 络 的 桥 梁 损 伤
责 任 评 价 系 统 设 计
吕彩忠
(衢州学院建筑工程学院 ,浙江 衢州 324000)
林宇洪
(福建农林大学交通学院 ,福建 福州 350002)
[摘要] 为了能够在发现桥梁损伤后 ,快速计算各工程单位应承担的责任比例 , 从而筹集维修基金 , 及时
维修桥梁 ,应用 神经网络开发了桥梁损伤责任评价系统 。 首先收集国内 100 个桥梁的损伤案例 , 然
后请资深专家对各单位责任做出评估 ,获得了 12 输入 12 输出的训练矩阵 。 通过训练 , 神经网络获
得了良好的评价精度 ,可以对专家的推理逻辑进行仿真 , 向各责任单位分摊维修经费 。 该系统对诊断桥
梁病害 、 保证桥梁安全运营有较好的促进作用 。
[关键词] 神经网络 ;桥梁损伤 ;责任评价
[中图分类号] 441 .4 [文献标志码] [文章编号] 1673 1409 (2013) 19 0111 05
桥梁损伤责任分析的目的是通过对桥梁损伤状况的监控 , 分析损伤机理 ,判定工程各参与单位的责
任 。 此类问题无法建立一个高精度的数学模型直接求解 , 目前主要是依靠专家人工分析 。 每一次追责过
程 ,都要聘请专家 ,耗时多 、 成本高 , 如果能采用智能算法仿真专家的推理过程
[1]
, 则能提高追责效
率 ,快速筹集维修基金 ,及时维修桥梁 , 同时为桥梁养护管理提供科学依据 , 延长桥梁使用寿命 。
1 桥梁损伤及机理分析
把桥梁划分为上部结构 (主梁 、 支座) ; 下部结构 (盖梁 、 墩台身 、 墩台基础) ; 桥面系 (桥面铺
装 、 桥面板 、 伸缩缝 、 排水系统) ; 其他部分 (翼墙 、 锥坡 、 其他构造物) 12 个部位 。 调查我国 100 座
钢筋混凝土梁式桥出现的损伤形态 , 整理成表格 。 主梁损伤形态及机理如表 1 所示 ,桥面损伤形态及机
理如表 2 所示 。 对损伤形态的机理分析时 ,发现不同的损坏现象涉及到的责任方往往不同 。
表 1 钢筋混凝土梁式桥主梁损伤的形态及机理
损伤形态 损伤机理
普通梁梁底裂缝 掺入速凝剂 ; 保护层过薄
普通梁跨中裂缝 混凝土收缩 ; 梁挠曲
普通梁梁侧裂缝 混凝土分层灌注时间隔时间太长 ; 施工不当
普通梁支座两侧裂缝 混凝土受剪力过大
箱梁腹板裂缝 纵向预应力钢筋的布置方式不合理 ; 腹板厚度太薄 ; 内外温差较大 ; 竖向预应力筋构造形式不合理等
箱梁底板裂缝 在支座处产生正弯矩 ; 预应力作用过强 ; 反拱过大
箱梁顶板上表面裂缝 混凝土收缩 ; 直接接触水面 ; 钢筋锈蚀 ; 铺装层厚度不足
箱梁底板顶部纵向裂缝 设计阶段顶板横向预应力考虑不足
箱梁悬臂板横向裂缝 现浇箱梁分批浇注时间不合理 , 混凝土收缩差值大 , 造成箱梁悬臂根部先出现裂缝 , 而裂缝将沿着薄弱方向开展
腐蚀 北方地区除冰盐中的氯离子或是沿海地区海水中的所含的氯离子导致
主梁下挠 主梁刚度褪化 ; 混凝土的收缩和徐变 ; 主梁正弯矩区底板和负弯矩区顶板纵向预应力有效性的降低 ; 荷载的增加
斜交桥的梁位体错 伸缩缝损坏或里面填充杂物搭板与梁端将产生垂直于交接面的相互作用力
梁顶死
梁预制过程中出现涨模 , 导致梁长偏大 ; 桥台间实际净距较设计值小 , 铺架时迫不得已而人为减少梁缝 ; 桥台发生不均匀
沉降时 , 向台前倾斜 ; 位于谷底或坡度上的高墩 ; 高填方桥台容易出现不均匀沉降或局部偏斜
横向晃动 基础埋置浅而且底截面惯性矩较小 , 基础抗形变能力不足 , 桥墩周围积水软化地基
单板受力损坏
在设计方面 : 铰缝的形式不够合理 ; 没有虑及绞缝混凝土自身 的 收缩 作用 , 没有 足够 重视 新旧混 凝土间 粘结 力 的弱 化 作
用 ; 铰缝钢筋布置太少 , 顶板连接钢板抗力不足 ; 铰缝设计理论不够完善 , 难以真实体现梁板间的实际受力状况 。
在使用方面 : 超载严重
在施工方面 : 施工质量不好
·111·
长江大学学报 (自科版)
2013 年 7 月号理工上旬刊 第 10 卷 第 19 期
Journal of Yangtze University (Nat Sci Edit) .2013 , .10 .19
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