基于长期监测数据和贝叶斯推理的桥梁结构可靠性预后方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51878235
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0806.工程建造与服役
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Utilizing the massive data accumulated by bridge structural health monitoring system for real-time evaluation and prediction of bridge reliability can provide a scientific guidance on the safe operation, maintenance and rehabilitation, and management decision of bridges. The effectiveness of bridge reliability assessment results largely depends on the accuracy of the load effect and resistance model. Bayesian inference technique is adopted to integrate multi-source information of bridges, including long-term monitoring data, inspection data, proof loads, etc., in order to well characterize the load effect and resistance model. The main research tasks of this project are: (1) adaptive Gaussian process surrogate model and Bayesian inference-based stochastic model updating technique are proposed to update the finite element model (FEM), and then the probability model of the dead load effect can be established by performing finite element analysis on the updated (accurate) FEM; (2) generalized Gaussian mixture model and Bayesian inference are developed to estimate the probability model of the strain distribution over time, thereby establishing the probability model of the time-varying live load effect; and (3) Bayesian method is used to effectively integrate the objective information (monitoring data, inspection data, proof loads, etc.) and the subjective information (prior time-varying resistance model) to set up the accurate probability model of the time-varying structural resistance. The research achievements can be used for assessment of bridge health condition and characterization of bridge reliability evolution, thus having great theoretical significance as well as engineering application value.
桥梁结构健康监测系统积累的海量数据可用来实时评估和预测桥梁结构可靠性,可为桥梁结构的安全运营、维修加固与管理决策提供科学依据。桥梁结构可靠度评估结果的有效性取决于荷载和抗力模型是否准确,本项目基于贝叶斯推理方法融合桥梁结构的长期监测数据、检测资料、验证荷载等多源信息来建立荷载和抗力的时变概率模型,实现实时及预后评估桥梁结构可靠度的目的。研究内容包括:(1)基于自适应的高斯过程替代模型和贝叶斯推理的随机模型修正技术来获取一个精确的有限元模型,然后通过有限元分析手段建立恒载效应的概率模型;(2)基于广义高斯混合模型和贝叶斯推理手段来获得应变分布随时间变化的概率模型,用于建立活载效应的时变概率模型;(3)基于检测资料、验证荷载、监测数据等已有信息和先验的时变抗力模型,贝叶斯推理手段用来建立结构抗力的真实的时变概率模型。项目成果可用于桥梁结构的健康状态评估和可靠性演化研究,具有较大的理论意义和工程实用价值。

结项摘要

桥梁是公路和铁路交通网的关键枢纽,在交通运输中发挥着重要的作用。有效利用长期监测数据准确评估桥梁结构的安全可靠性意义重大,为桥梁结构的健康监测、安全评估与维修加固提供科学依据和理论支撑。项目针对桥梁结构服役安全保障需求,开展了考虑不确定性的物理-数据联合驱动的桥梁结构安全状态评估方法研究。取得的创新性研究成果包括:(1)构建了整合高、低精度训练样本的自适应广义协同高斯过程模型,提出了结构不确定性分析解析方法,有效揭示了不确定性影响结构性能的机理;(2)发展了基于高斯过程代理模型的有限元模型修正高效方法,为桥梁结构状态评估提供了准确的物理模型;(3)提出了基监测数据压缩采样新方法及监测数据异常诊断方法,实现了数据高效压缩与数据异常诊断,保证了监测数据的完整性和可靠性;(4)建立了基于监测数据的风荷载建模方法及结构响应预测方法,为实时掌握不同荷载作用下桥梁结构的服役行为提供了理论支撑;(5)发展了基于概率主成分分析的结构异常状态识别方法,有效诊断出复杂服役环境下结构的异常状态。上述研究成果应用于江阴大桥、苏通大桥、九堡大桥等多座大型桥梁,为桥梁结构健康状态诊断提供了理论基础与科学支撑。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于概率主成分分析的结构健康监测数据修复方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马帜;罗尧治;万华平;Chung-Bang Yun;沈雁彬;俞峰
  • 通讯作者:
    俞峰
Moving load test-based rapid bridge capacity evaluation through actual influence line
基于动载试验的实际影响线桥梁承载力快速评估
  • DOI:
    10.1016/j.engstruct.2021.113630
  • 发表时间:
    2022-01-08
  • 期刊:
    ENGINEERING STRUCTURES
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Wang, Ning-Bo;Shen, Wei;Wan, Hua-Ping
  • 通讯作者:
    Wan, Hua-Ping
An MPPCA-based approach for anomaly detection of structures under multiple operational conditions and missing data
基于 MPPCA 的方法,用于在多种操作条件和缺失数据下对结构进行异常检测
  • DOI:
    10.1177/14759217221100708
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Structural Health Monitoring
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhi Ma;Yaozhi Luo;Chung-Bang Yun;Hua-Ping Wan;Yanbin Shen
  • 通讯作者:
    Yanbin Shen
基于广义协同高斯过程模型的结构不确定性量化解析方法
  • DOI:
    10.6052/j.issn.1000-4750.2021.09.0700
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    万华平;张梓楠;葛荟斌;罗尧治
  • 通讯作者:
    罗尧治
A Gaussian processes-based approach for damage detection of concrete structure using temperature-induced strain
基于高斯过程的温度诱发应变混凝土结构损伤检测方法
  • DOI:
    10.1016/j.engstruct.2022.114740
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    Engineering Structures
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Wenwei Fu;Bochao Sun;Hua-Ping Wan;Yaozhi Luo;Weijian Zhao
  • 通讯作者:
    Weijian Zhao

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其他文献

桥梁结构固有频率不确定性量化的高斯过程模型方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国科学:技术科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    万华平;任伟新
  • 通讯作者:
    任伟新
基于贝叶斯推理的随机模型修正方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国公路学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    万华平;任伟新;黄天立
  • 通讯作者:
    黄天立
考虑替代模型不确定性的结构动力特性全局敏感性分析
  • DOI:
    10.21656/1000-0887.380018
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    应用数学和力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    万华平;钟剑;任伟新
  • 通讯作者:
    任伟新
基于系统地震易损性的桥梁隔震支座优化设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    地震工程与工程振动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    万华平;卫志成;苏雷;任伟新
  • 通讯作者:
    任伟新
桥梁结构动力特性不确定性的全局灵敏度分析的解析方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    振动工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    万华平;任伟新;颜王吉
  • 通讯作者:
    颜王吉

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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