桥梁结构服役状态的动态分级聚类模型

为准确快速评定现役桥梁的结构状态等级,结合桥梁工程检测规范和结构特征参数,从几何特征、材料性能、环境条件、作用类型等4个维度构建钢筋混凝土桥梁服役状态量化指标体系;基于动态分级聚类法(DGCM)和熵权综合排序法,建立桥梁结构服役状态的动态聚类评定模型;采用该模型对11座桥梁进行状态评定,并将评定结果与其他方法进行对比分析。结果表明:在最佳聚类数目下的桥梁分类结果与另2种方法的结果完全一致;相比既有的规范标准方法,用所建模型能够更加准确科学地评定桥梁的实际服役状况。     

长期服役大型游乐设施安全状态评价方法研究

长期服役的大型游乐设施，尤其是达到或超过设计使用期限仍继续使用的大型游乐设施，由于其长期服役造成的部件性能劣化，极易导致设备发生故障或事故。提出基于健康管理理论的大型游乐设施服役状态评价方法，将主要受力部件剩余寿命评估理论引入服役状态评价模型，并考虑历史数据对当前安全状态的影响，使安全状态评价更加全面合理。服役状态评价方法以使用阶段风险评价为基础，综合利用各种先进检测监测手段和经验，获取设备当前工作状态的各项指标数据。在此基础上，利用健康管理理论和剩余寿命评估理论，对设备整机进行定量化安全评价，并得出设备关键部件和整机的安全等级，从而为使用单位的设备维护保养提供指导，全面提升设备的使用安全性能。基于健康管理理论的大型游乐设施服役状态评价方法在某电磁弹射过山车中开展工程应用，并得出设备的安全等级，有效指导了设备的使用维保，表明了服役状态评价方法的有效性和实用性。     

加权马尔可夫链滑坡预警模型优化研究

滑坡预警研究是地质灾害领域的重要课题,为准确建立滑坡预警模型,采用均值-标准差法将位移速度数据划分为2种状态,以加权马尔可夫链动态预测未来的位移速度状态,以前日、当日的已知位移速度状态及次日的预测位移速度状态作为预警判据,构建加权马尔可夫链滑坡预警模型。以平庄西露天矿4·17滑坡为工程背景,通过预警及时性、抗干扰性及可信度三方面对样本容量及标准差倍数进行优化,确定出滑坡预警的最优化模型。研究结果表明:模型在边坡等速变形阶段的错误预警率极低,在滑坡临近时能给出合理的密集预警时段,具有较好的时间预警和区域预警效果,同时能在一定程度上揭示滑坡的启动及演变过程;样本容量为20,标准差倍数为0.4时,模型可充分利用其精确性,使错误预警率更低、预警更及时,能较好满足模型评价的及时性、抗干扰性及预测可信度标准;最优模型对滑坡区各监测点的7日平均预警密集度为77%,平均预警错误率为0,平均预测一致率为61%。     

基于车桥耦合振动的高速铁路系杆拱桥吊杆优化布置*

为研究吊杆布置形式对系杆拱桥动力特性的影响,以建成的某主跨度128 m系杆拱桥为工程背景,将车速、吊杆布置形式作为影响因素建立全桥有限元模型;车辆动力模型采用CRH2型动车组,并利用有限元软件ANSYS以及UM（Universal Mechanism）动力学分析软件联合进行仿真分析;研究桥梁结构的吊杆布置形式以及列车过桥运行速度对系杆拱桥结构自振及动力响应的影响。结果表明:斜吊杆拱、网状吊杆拱能明显提高面内振动的自振频率,对面外振动影响微弱;随着速度的增加,位移、加速度、冲击系数等大致呈增大的趋势,且速度等级越高其增大趋势越显著,桥梁的各项动力响应参数均在规范允许限值内;3种不同吊杆布置形式相比较,桥梁跨中横向位移基本不变,网状吊杆拱可以明显降低跨中竖向位移峰值。     

基于MFOA-SVR露天矿边坡变形量预测研究

为实现边坡危险性及时预警预报,以露天矿边坡变形量为研究对象,提出采用七项影响指标作为边坡位移变形量的响应参数,建立支持向量机回归预测模型(SVR)。引入修正的果蝇优化算法(MFOA)对模型参数进行优化,构建基于MFOA-SVR露天矿边坡变形量协同预测模型,并以实际监测数据进行模型仿真预测。结果表明:该模型平均绝对误差为0.9167mm,平均相对误差为4.2737%,较其他模型预测精度高,综合性能好,将其运用于露天矿边坡变形量预测研究具有较好的适用性和可靠性。     

NRS下多证据融合的混凝土桥梁耐久性评估模型

为准确评估混凝土桥梁的耐久性,提出基于邻域粗糙集(NRS)与D-S证据理论的评估模型。首先,根据混凝土桥梁的结构特征,构建耐久性评估指标体系,并建立起耐久性评估数据库;其次,结合数据库,采用NRS的上下近似定义,确定不同评估指标的基本信度分配,并基于各指标的综合权重构造证据折扣因子,实现对初始基本信度分配的修正;然后,通过D-S证据理论合成规则进行融合,得出耐久性状态等级命题的置信度,进而根据最大隶属原则确定耐久性状态等级;最后,以多座在役混凝土桥梁的实测数据进行算例验证。结果表明：利用该模型获得的耐久性评估结果与现场实测结果一致,相较于传统的评估模型,该模型不仅能更准确地评估混凝土桥梁的耐久性,而且,能通过置信度反映耐久性的劣化趋势,这可为混凝土桥梁的维修加固、养护提供参考依据。     

基于QRNN模型的生命年损失概率密度预测

为全面评估预测震害损失,提出一种概率密度预测方法。首先,通过改进的生命年损失计算法,获取生命年损失值;其次,采用基于Akaike信息量准则(AIC)的逐步回归分析法,辨识生命年损失的强关联因素,在此基础上构建神经网络分位数回归(QRNN)模型;然后,得到生命年损失预测值与强相关因素的非线性关系,输出不同分位点下生命年损失预测值,运用高斯核函数预测生命年损失概率密度;最后,选取我国1996—2014年的189条地震灾害损失数据作为训练样本,预测2015年10例地震的生命年损失,并与B样条分位数回归(QRBS)模型及3种线性模型作对比。研究表明:基于QRNN模型的震害损失评估概率密度预测,降低了数据依赖性,提高了评估效率;预测值平均绝对误差不超过7. 5%,便于震害评估。     

基于EEMD-LSTM模型的尾矿库风险预测模型研究

为了提高尾矿库风险预警能力,针对尾矿库稳定性受多种风险因素影响,以及风险变化的非线性,提出1种融合集合经验模态分解(EEMD)和长短期记忆(LSTM)的尾矿库风险预测模型。首先,采用皮尔逊相关系数分析尾矿库风险因素之间的相关性;然后,使用EEMD方法分解非线性的位移序列;最后,构建LSTM网络模型预测位移变化。以某尾矿库为例,将EEMD-LSTM模型与EEMD-BP模型、LSTM模型对比分析,评估模型的有效性。研究结果表明：EEMD-LSTM模型对尾矿库风险的预测精度明显提高,对防范化解尾矿库安全风险具有重要意义。     

高海拔地区在役混凝土桥梁安全预警研究*

为准确评估高海拔地区在役混凝土桥梁的安全状况,对后续的运营及维修加固提供可行方案,采用模糊物元可拓理论对高海拔地区在役混凝土桥梁进行安全预警研究。首先分析混凝土桥梁结构特点及主要病害,结合高海拔地区特殊的地理环境对混凝土桥梁的影响,参考相关规范和高海拔地区桥梁安全事故的调研资料,确定出高海拔地区在役混凝土桥梁安全预警指标体系;采用组合赋权法中的“乘法”集成法,将G1法确定的主观权重和变异系数法确定的客观权重相结合,确定安全预警指标的综合权重;基于物元理论和可拓集合理论建立高海拔地区在役混凝土桥梁安全预警模型,运用模糊综合评判法确定桥梁的安全预警级别,判断出桥梁的安全状况,并给出相应的处理措施。最后通过实际案例,验证该方法的实用性和合理性。结果表明,该方法能够对我国高海拔地区在役混凝土桥梁进行安全预警。     

桥梁安全状态评估有限元模型修正方法

桥梁结构的长期健康监测和安全状态评估需要一个能真实反映结构静动力特性的有限元(FEA)模型,而初始有限元模型与实际结构往往存在误差。提出一种有限元模型修正方法:首先进行环境激励测试,然后用随机子空间(SSI)识别,最后用粒子群算法(PSO)进行优化。以一座模型斜拉桥为例,利用布置在桥梁上的拾振器,测试环境激励下的桥梁的振动信号;采用SSI法对测得的信号模态识别,并用PSO修正有限元模型。结果表明,经过修正,桥梁有限元模型的第1,3,4和5阶频率值与实测信号分析值的误差均减小,能真实反映结构的静动力特性,可用于桥梁安全状态评估。     

先张法预应力空心板桥简支转连续加固方法

先张法预应力空心板桥在服役过程中会出现跨中挠度过大、预应力钢束配筋不足以及预应力损失过大等问题,从而导致桥梁线型不正常、抗弯承载能力不足,再加上先张法钢束不上弯,不能更好参与抗剪,往往会使得支点截面产生抗剪能力不足的现象.要使桥梁同时满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求,需对其加固.对于多跨简支体系的先张法板桥...     

多因素影响下高速公路突发事件安全预警模型

为有效预防和及时处理高速公路突发事件,采用定性与定量相结合的方法,建立高速公路突发事件安全预警模型。首先,分析道路交通、道路条件和异常天气等多因素对高速公路安全性的影响,建立基于交通运行状态、道路结构状态和天气状态的预警指标体系,构建高速公路突发事件安全预警状态识别基本模型和3个安全预警子模型;然后,采用演算方法分析不同情况下的安全预警值浮动范围,划分安全态、准安全态、准危机态和危机态4大预警级别及3条预警线,最后通过实例验证所建模型的有效性。研究表明:用所建立的安全预警模型可识别高速公路突发事件,及时发现高速公路的安全隐患,提升高速公路安全管理水平。     

基于灰色系统理论的尾矿库坝体形变位移预测方法

为了降低尾矿库在金属非金属矿山安全生产中的危险,提高尾矿库在线监测数据的准确性,提高尾矿库工程溃决的预报预测水平,将尾矿库坝体形变位移作为研究重点,以在线监测技术测得的数值为原始数据,利用灰色系统理论的方法,以时间为主线,建立尾矿库坝体位移数学模型.最后,进行了工程实际坝体形变位移预测,结果表明,利用灰色系统理论建立的模型进行预测可以排除天气、人工、现场条件等许多因素的影响,为人工监测提供可靠依据.     

庆安县绿色食品产地环境质量预警研究

绿色食品产地环境质量预警是对自然变化、人类活动影响所引起的环境质量恶化进行预测,并及时提出警告.本文以国家级生态农业示范区庆安县的绿色食品产地为例,依据1993-2003年庆安县绿色食品产地环境质量监测数据及其状态转移矩阵,采用马尔可夫链模型预测未来5年环境质量状态发生概率,对该研究区进行环境质量负向演化预警研究.结果发出了巨宝村、东阳村和泥河农场的环境质量负向演化的预警信号.据此进行了警因分析并提出排警建议,为环境规划和管理部门提供科学治理依据和辅助决策.     

自适应神经网络在FPSO火灾预警中的应用

为实现海上浮式生产系统(FPSO)火灾的预警,准确定位火源点,针对传统神经网络在火灾预警中存在收敛速度慢等问题,开发一种基于自适应神经网络的实时监测火灾预警方法。首先通过添加动量项和自适应学习率改进传统神经网络,并依据FPSO火灾事故数据训练学习网络;然后根据现场温度的实时监测数据,预测FPSO的火灾发生情况及位置;以FPSO平台的工艺处理模块I区为例,建立实时监测火灾预警自适应神经网络模型,利用FLACS软件设置火灾场景,将火灾发生后的温度监测数据输入到模型中。结果表明:输出的火源点位置与FLACS设置的火灾场景一致,验证了模型的有效性。     

基于Vague集-可拓模型的断层富水区桥梁运营安全评估

为了探究断层富水区复杂地质环境对桥梁运营安全状况的影响并科学合理做出评估,从富水性特征、地质构造、桥梁结构参数、运营监测和安全管理5方面出发构建断层富水区桥梁多层次评估指标体系,将含有语言变量的Vague集设计主观权重与简洁高效的EW法设计客观权重相结合,并通过距离函数优化分配系数优化组合赋权,基于物元可拓理论建立断层富水区桥梁运营安全状态综合评估模型并应用于甘肃省某座桥梁实例中,引入安全性级别变量特征值确定评估桥梁的安全等级。研究结果表明：待评桥梁安全等级为Ⅱ级,运营状态比较安全,评估结果与现场情况基本相符,验证其评估模型的客观性与适用性。研究结果可为此类区域桥梁的加固养护提供决策依据。     

河南省汛期地质灾害预警的BP神经网络模型及应用

根据诱发地质灾害的内外因素建立地质灾害预警模型,评价河南省地质灾害的危险性.选取地形地貌、地质构造、岩土体类型、植被分布、水土流失、降雨和人类生产活动7个影响地质灾害的因素,建立了地质灾害预警的BP神经网络模型.根据监测数据进行训练和检验后,采用该模型对河南省汛期地质灾害进行预测,发现预测结果与实际情况基本一致.研究表明,建立的BP神经网络模型作为一种灾害预警的探索和尝试,具有一定的适用性和推广价值,可以作为地质灾害危险性评价预测方法的补充.     

基于Hadoop平台的瓦斯突出预测预警方法研究

为防治煤与瓦斯(甲烷)突出事故,提出基于Hadoop平台的煤与瓦斯突出预测预警方法。首先,选用霍尔特指数平滑法对实时监测的瓦斯体积分数数据进行预处理,以提高监测数据的准确性和完整性;其次,基于BP神经网络模型,提取监测的瓦斯体积分数的特征参数,并结合人工检测的防突检测参数,构建瓦斯突出预测预警模型;最后,在平煤八矿戊9-10-21050工作面,进行现场应用,验证该方法的可行性。研究表明:用该方法能较好地处理及分析海量瓦斯体积分数所得数据,突出预测预警结果可靠性较高,能够满足现场实际应用的需要。     

基于时变可靠度分析的桥梁使用寿命预测

为分析一座桥梁结构寿命,在现有混凝土桥梁抗力和荷载的时变性研究的基础上,建立桥梁时变可靠度计算模型。将结构抗力等效转换为车辆荷载作用下结构所产生的竖向位移限值,预测远景交通量,反映荷载的时变性;运用非线性有限单元增量分析方法,以递增特定荷载的方式,采用响应面法计算时变可靠度指标及累计失效概率。结果表明:桥梁结构初始阶段具有足够大的可靠性,但其会随时间推移迅速衰减,利用韦伯分布函数和最小二乘法计算桥梁累计失效概率,进而推算桥梁使用寿命。根据桥梁寿命可靠度计算结果,制定出桥梁最佳维修养护策略。     

尾矿坝位移分级预警阈值研究及规律分析

针对尾矿坝在线监测重建设、轻利用的现状,基于尾矿坝位移在线监测时间序列,通过多步逆向云变换算法(Multi-step Backward Cloud Transformation Algorithm Based on Sampling with Replacement, MBCT-SR)改进云模型,根据“3E_n原则”和内外包络曲线确定在线监测位移的正常运行值,从而建立尾矿坝位移分级预警阈值模型,并利用某尾矿坝全球导航卫星(Global Navigation Satellite System, GNSS)技术表面位移在线监测数据进行实例验证。结果表明：该尾矿坝水平方向位移的黄、橙、红预警阈值分别为8.41 mm/d、12.94 mm/d、19.41 mm/d,呈现出坝体中间预警阈值最大、并由中间向两侧减小的空间变化规律;尾矿坝垂直方向位移的黄、橙、红预警阈值分别为16.56 mm/d、25.48 mm/d、38.22 mm/d,且随着子坝的堆积,预警阈值逐渐增大。