廣西交科集團有限公司王希瑞獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉廣西交科集團有限公司申請的專利基于改進綜合權重法的橋梁體系失效概率評定方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115357963B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210706469.1,技術領域涉及:G06F30/13;該發明授權基于改進綜合權重法的橋梁體系失效概率評定方法是由王希瑞;蔣國富;王華;王龍林;陳亮;陳俊成;韋昊;劉將;尹平陽;玉開住;李秋甫;羅勝;蘇煜堤;徐先鵬;王海華;李俊毅;彭曦;鄺瑜琨;陳仕湘;江京翼設計研發完成,并于2022-06-21向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于改進綜合權重法的橋梁體系失效概率評定方法在說明書摘要公布了:本發明涉及橋梁相關技術領域,公開了基于改進綜合權重法的橋梁體系失效概率評定方法,對于橋梁結構體系而言,傳統的體系可靠度理論應用于橋梁體系結構會出現偏于保守、偏于安全兩種極端情況,由于橋梁各構件對體系正常工作貢獻的相對重要程度不同,傳統的體系可靠度評估方法難以得到準確、真實的評估結果。熵權法是一種客觀賦權方法,它利用熵的概念來確定指標的權重,根據同一指標觀測值之間的偏差程度反映了該指標的重要性,但仍然避免不了專家打分帶來的主觀性。為此,本專利建立了一種客觀地熵權法評價指標體系,改進了傳統的專家打分制的決策矩陣,旨在更加準確、合理地確定橋梁體系中總各構件的權重,并計算橋梁體系失效概率。
本發明授權基于改進綜合權重法的橋梁體系失效概率評定方法在權利要求書中公布了:1.基于改進綜合權重法的橋梁體系失效概率評定方法,包括: 步驟1:確定橋梁體系中各構件失效模式及功能函數; 根據橋梁構件的受力特點,確定構件主要的失效模式,如主梁結構的失效模式為抗彎失效模式或抗剪失效模式,并確定相應的功能函數: (1), 式中,表示橋梁結構體系內第個構件的功能函數;表示功能函數中的隨機變量組;表示第個構件功能函數的具體表達式,為功能函數中的隨機變量,如結構抗力、荷載效應隨機變量參數; 步驟2:計算步驟1中橋梁體系中各構件功能函數對應的可靠度指標與失效概率; 根據橋梁體系中第個構件功能函數,以及功能函數中隨機變量的概率分布及統計參數,采用一次二階矩法(FOSM)計算第個構件的可靠度指標;根據式(2)所示的可靠度指標與失效概率關系,計算第個構件的失效概率: (2), 式中,表示第個構件的可靠度指標,表示第個構件的失效概率,表示標準正態分布函數的反函數; 步驟3:基于改進層次分析法的橋梁體系構件權重確定方法; (1)建立橋梁體系失效概率層次分析模型,采用權重法計算橋梁體系失效概率的核心問題之一,就是建立分析問題的層次模型,將橋梁體系失效概率作為目標層,將橋梁構件失效概率作為指標層,通過權重系數將目標層與指標層進行相互連接; (2)基于構件橫向分布系數構造判斷矩陣,建立決策問題的層次分析模型后,由上至下分別以上一層的元素為依據,對下一層次中與之相關的元素進行兩兩比較,并構造判斷矩陣: , 式中:為判斷矩陣中的元素,表示指標層中第個指標與第個指標對目標層的相對重要程度; 結合橋梁體系失效概率分析的問題特點,提出采用構件橫向分布系數作為計算的指標,橋梁結構體系失效情況與其組成構件失效情況密切相關,如果第號構件的橫向分布系數比第號構件的橫向分布系數大,那么第號構件比第號構件分配的荷載比例更多,更容易導致橋梁結構體系發生失效; 橫向分布系數采用傳統鉸接板法進行計算,提出的判斷矩陣元素的計算公式如下: (3), 式中,和分別表示號構件和號構件橫向分布系數; (3)計算層析分析模型中指標層的權重和最大特征根,根據式(4)計算指標層中各指標的權重值,此時的權重值是具有符合橋梁體系失效概率分析問題的客觀性,根據式(5)計算判斷矩陣的最大特征根: 4, 5; (4)判斷矩陣的一致性檢驗,為避免出現判斷各指標相對重要程度時判斷不協調的現象,需要對判斷矩陣進行一致性檢驗,根據式(6)和式(7)分別計算一致性指標CI和一致性比率CR,若則判斷矩陣滿足一致性檢驗: 6, 7, 其中,隨機一致性指標RI如下所示: ; 步驟4:基于多指標改進熵權法確定構件權重; (1)基于多指標構造決策矩陣M,針對前面提出的層次分析模型,建立符合橋梁體系失效概率分析問題的熵權法決策矩陣M,縱坐標代表橋梁體系中的各個構件,橫坐標為構件失效概率、橫向分布系數兩項指標,并將決策矩陣設為,代表第j個構件的第i個指標,m和n分別表示評價指標數量與構件數量; 熵權法是一種客觀賦權方法,它利用熵的概念來確定指標的權重,根據同一指標觀測值之間的偏差程度來反映該指標的重要性,如果某一指標觀測數據偏離程度越大,那么指標對評價系統的所起的作用越大,即指標權重應該越大,采用熵權法確定橋梁體系可靠性評估層次分析模型中各指標層權重的方法如下; (2)標準化決策矩陣,為了消除各指標量綱不同對決策帶來的影響,需對決策矩陣進行標準化處理,根據指標的性質,選取越大越優型指標對應的標準化形式: 8, 式中:為歸一化后的值; (3)計算第j號構件對應的第i個指標的特征比重,滿足: 9, (4)計算第j號構件的熵值(): 10, 當或時,; (5)計算第j號構件的差異系數: 11, (6)計算第j號構件的熵權: 12; 步驟5:基于綜合權重的橋梁體系失效概率計算方法,為了更準確、合理地評估由多個構件組成的橋梁系統的體系失效概率,綜合層次分析法與熵權法兩種方法的特點,提出橋梁體系中各構件的綜合權重計算方法: 12; 步驟5:基于綜合權重的橋梁體系失效概率計算方法,為了更準確、合理地評估由多個構件組成的橋梁系統的體系失效概率,綜合層次分析法與熵權法兩種方法的特點,提出橋梁體系中各構件的綜合權重計算方法: 13, 式中:表示指標層中第號構件的綜合權重; 根據式(2)計算得到的各構件失效概率與式(13)計算得到構件綜合權重,得到橋梁體系失效率的計算公式如式(14)所示: 14。
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