改进后的灰色马尔科夫模型对桥梁状态的预测分析

发布时间：2020-06-17 18:23

【摘要】：随着我国交通桥梁事业的不断繁荣发展,大量桥梁出现“老龄化”、“疾病化”的问题。如何找到一种针对桥梁状态预测快速有效的方法就显得极为重要。采用最符合科学逻辑的预测模型一方面可以有效的研究事物本身存在的规律,另一方面也可以对相关部门制定相对应的决策起到不可替代的作用。在参考现代以来各种对桥梁状态预测的方法和不足之后,针对本文桥梁的历史数据首先引入灰色马尔科夫模型,将桥梁的健康状态通过矩阵的形式表现出来,通过求解桥梁数据的状态转移矩阵,进一步完成对桥梁健康状态的预测。本文将河北省某区间一类桥梁的数据作为预测模型的实验数据。考虑到灰色马尔科夫预测模型自身的不足,为了得到精准度更高的预测模型,本文首次将新陈代谢模型与残差优化的灰色马尔科夫模型结合从而达到修正灰色模型的目的,并应用到桥梁健康状态的预测当中。利用改进后的灰色马尔科夫模型对河北省某区间一类桥梁数据进行预测,预测的结果显示,采用新陈代谢模型改进后的灰色马尔科夫预测模型预测桥梁数据的平均相对误差达到0.04%,而灰色马尔科夫模型预测的平均相对误差为3.39%,残差优化后的灰色马尔科夫模型预测桥梁的平均相对误差为-0.06%。通过比较发现使用新陈代谢优化后的模型不仅在数据曲线上贴近原始数据,而且预测的结果和精度相较以往的数据都有了很大的提升,预测的效果也更加符合实际规律。本研究为桥梁运行状态预测提供了一种新的思路和方法,提高了预测精度,为相关决策提供了技术支持。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U446
【图文】：

统计分布,危桥,统计分布,情况

图 1-1 全国公路危桥统计分布情况Fig. 1-1 statistical distribution of dangerous bridges across the country上世纪八十年代之前修建的一大批公路桥梁目前已经无法在当今复杂发展中继续工作下去。而上世纪八十年代以后修建的桥梁，随着使用，也慢慢的进入到了一个特定的新时期，即维修保养期。在这个时期梁病害和缺陷逐渐地显现和扩散，如果不能及时的维修和保养，那么将因无法适应目前的交通运输而被淘汰。本世纪初至今新修建的桥梁年限短，但由于车辆超出设计称重荷载、超负荷运行以及不稳妥的桥因，这类桥梁也相继出现了问题。面对如此庞大的“问题”桥梁，如决处理这些问题桥梁已经成为了目前桥梁工作者首要面对的问题。当从经济上还是从保障交通畅通的层次上来讲，将所有的病害桥梁推倒现实的，因此，高效的加固和维修病害桥梁已成为必然趋势。目前维修病害桥梁已经引起了世界各国的高度重视，公路桥梁的工作者们也在探寻不同的维修以及保养方法。有一点我们必须认同，那就是我国也

交通布局,河北省

第 3 章灰色马尔科夫预测模型在桥梁状态中的应用3.3.1 背景概述自我国成立后的国民恢复时期开始到现在我国的“十三五”规划时期，河北省不断的开展旧损桥梁的维修和巩固以及新桥的搭建工作，例如坐落于石家庄的石太铁路桥、石家庄市新城大道滹沱河大桥，唐山的希望之舟桥、迁曹铁路桥、秦皇岛市的燕宏桥等等。

【参考文献】