钢管混凝土拱桥安全性评价的距离判别模型
路素青
(黄河科技学院，河南郑州450063)
摘要： 以全桥安全性评价为总体目标，在以往桥梁安全性评价方法的基础上，引入距离判别理论
，并结合层次分析法，提出了钢管混凝
土拱桥安全性评价的距离判别方法。从影响钢管混凝土拱桥安全性的承载能力、承重构件损伤以及外观损伤等3个主要方面进行考虑
，分
别建立距离判别安全性评价模型，采用现场实测数据评价结果作为神经网络训练和检验样本
，对神经网络进行学习训练，获取专家的经验
知识和直觉思维r建立高度非线性的输入与输出的映射关系。通过仿真得到桥梁承载能力、承重构件损伤、外观损伤以及成桥状态下最终
的安全性信息。以一实际桥为例进行工程实例分析，分析结果表明，该方法较好地反映了钢管混凝土拱桥结构的安全性状况。
关键词： 桥梁工程；钢管混凝土拱桥；安全性评价；距离判别模型
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(201 1)05—0024—03
Safety evaluation of concrete filled steel tube arch bridge based on distance discriminant model
LU Su-·qing
(Huanghe Science andTechnologyCollege，Zhengzhou450063，China)
Abstract： In ordertogainthe resultofthe safety assessmentofCFST archbridge，basedonthetraditional safety evaluationmethods， aDistance
Diseriminant Model(DDM)，a safety evaluation method was presented．With consideration of several keyfactors which affect the whole safety
state such as load bearing capability，damage ofbearing component and damaged state of appearance，Distance Discriminant Models were buik
and trained by checking samples gained from the data measured on the spot．Then the experience and instinct thought of experts were gained and
thehighlynonlinear mapping relationshipbetweentheinput and outputfactorswas established．Finally，thewhole safety evaluationofloadbearing
capability，damage of bearing component，dam aged state of appearance and completed state of arch bridge were gotten by the method of simulation．
The resultofsafety evaluationonepracticalBridge showsthatthe approachishighlypotentialandpracticalto evaluatethe safetyoflong—span
concrete filled steel tube arch bridge． ’
Key words： bridge engineering；CFST arch bridge；safety assessment；distance discriminant model
0 引言
钢管混凝土拱桥在大跨度桥梁的建造方面具有广阔的发
展前景⋯。然而，气候、环境等自然因素的影响、日益增加的交通
量的重载作用，以及由于施工质量问题和管理不善使已经运
行的桥梁存在不同程度的安全隐患，甚至经常有类似的事故发
生 。有鉴于此，为确保桥梁的安全运营，必须对大型桥梁进行有
效的综合监测和评估。自20世纪80年代以来，国内外学者在桥
梁的安全性评价方面作了大量的研究，提出了众多安全性评价
方法。如外观调查评定法、内力验算评定法、荷载试验法、专家系
统评定方法、基于可靠度理论评定法、承载力的计算机有限元
模拟评定法、神经网络法与模糊神经网络法等。然而，由于桥梁
结构是一个复杂的结构体系，存在着诸多不确定性因素，使得上
述各评价方法也相应地存在着许多不足之处【引。而人工神经网络
因其自身较强的适应性、精确性、鲁棒性及高度的概括能力，能
动态地、自适应地从众多已完工程中提取有用信息，进行预测，
辅助决策，有效地改善了桥梁安全性评价过程和结果，在BP，
SVM 等职能算法的基础上逐步发展起来的桥梁评价技术、桥
梁评价计算模型，为桥梁评价工作提供了较好的思路。近年来，
收稿日期：2010—12-25
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在桥梁安全性评价领域中应用较多的网络模型是BP神经网络。
然而，BP神经网络有其自身固有的缺陷，如学习速度慢，容易
陷入局部最小点，隐层节点数的选取无理想的规则可循，从而
导致无法确定合适的网络拓扑结构等。
判别分析法是根据观测到的样本的若干数量特征对新获
得的样本进行识别，判断其所属类型的一种多元统计方法，近年
来，在自然科学的很多领域得到广泛应用M ，但在桥梁领域内
的应用至今研究较少。本研究根据判别分析理论的思想，试图建
立距离判别分析模型对钢管混凝土拱桥安全I生进 介。该模型
选用多项指标作为综合评判的判别因子，并在实际工程中进行
运用，取得了良好的效果。
1 距离判别分析法评价模型
判别分析是的基本思想是：样品距哪个总体距离最近，就判
它属于哪个总体 。设总体G= ，x ，⋯， m) 为m元总体(考察
m个指标)，样本 = ， ：，⋯ ， } 。令 E(置)( 1，2，⋯ ，m)，
则总体均值向量为 ，⋯， } 。总体G的协方差矩阵为：
．Y．~-cov(G) 【(G )(G )T】 (1)
样本 与总体G的马氏距离定义为：

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