MODELOWANIE OBIEKTÓW MOSTOWYCH W PROCESIE ICH EKSPLOATACJI - J. Bień, BUDOWNICTWO
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Jan Bień
Modelowanie obiektów mostowych
w procesie ich eksploatacji
Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
Wrocław 2002
1. SYSTEMOWE WSPOMAGANIE EKSPLOATACJI
OBIEKTÓW MOSTOWYCH .......................................................................... 7
1.1. Wprowadzenie ........................................................................................... 7
1.2. Cel i zakres pracy....................................................................................... 12
1.3. Komputerowe wspomaganie gospodarowania
obiektami mostowymi................................................................................ 14
1.3.1. Systemy, informacje i systemy informacyjne ............................................
14
18
1.3.2. Bazy danych, bazy wiedzy i systemy ekspertowe......................................
1.3.3. Informacyjne podsta mostowymi .....................
22
1.3.4. Ewolucja komputerowych systemów gospodarowania mostami ...............
32
1.3.5.
gospodarowanie mostami........................................................................... 38
1.4. ............................................ 46
1.4.1. Infrastruktura mostowa .............................................................................. 46
1.4.2.
mostów w Polsce ...................................................................
51
2. PODSTAWY NUMERYCZNEGO MODELOWANIA
OBIEKTÓW MOSTOWYCH .......................................................................... 61
2.1.
.................................................................................. 61
2.2. Modele geometrii obiektów mostowych.................................................... 65
2.3. Ewidencyjne modele obiektów mostowych............................................... 69
2.3.1. Struktura informacji ewidencyjnych .......................................................... 69
2.3.2. Ewidencyjne modele obiektów a modele geometrii................................... 72
3. MODELOWANIE USZKODZE
!
"
!#$%
.................. 78
3.1. Wprowadzenie ........................................................................................... 78
3.2.
"
&
............................................................................. 84
3.2.1. ................................................................. 84
3.2.2. ..................................................................... 86
3.2.3. ............................................ 90
3.3. Zasoby informacji o uszkodzeniach .......................................................... 92
3.4.
&
eprezentacji geometrii typu E
0
................. 98
3.4.1. Metoda segmentów .................................................................................... 98
3.4.2. ................................................................................ 101
3.4.3.
............................................................................ 102
3.4.3.1. ............................................................................... 102
3.4.3.2. ................................................................................. 103
3.4.3.3. .......................................................................... 104
3.4.3.4. ........................................................................................ 104
3.4.3.5. ............................................ 106
3.4.3.6.
zanieczyszczenia ....................................................................................... 107
4
3.4.4.
!
............................................................................... 107
3.4.5. ...................................... 108
3.5.
&
&
1
................. 110
3.5.1. Wprowadzenie ........................................................................................... 110
3.5.2.
............................................................................ 111
3.5.2.1. Uwagi ogólne ............................................................................................ 111
3.5.2.2. Deformacje................................................................................................ 112
3.5.2.3. ................................................................................. 113
3.5.2.4. .......................................................................... 115
3.5.2.5. ........................................................................................ 116
3.5.2.6. ............................................ 117
3.5.2.7. ............................................. 119
3.5.2.8. Zanieczyszczenia....................................................................................... 120
3.5.3.
................................................................................ 122
3.5.4.
!
............................................................................... 122
3.5.5. ...................................... 123
3.6.
&
&
2
................. 126
3.6.1. Wprowadzenie ........................................................................................... 126
3.6.2.
............................................................................ 126
3.6.2.1. Uwagi ogólne ............................................................................................ 126
3.6.2.2. Deformacje................................................................................................ 127
3.6.2.3. ................................................................................. 128
3.6.2.4. .......................................................................... 130
3.6.2.5. ........................................................................................ 131
3.6.2.6. ............................................ 132
3.6.2.7. ............................................. 134
3.6.2.8. Zanieczyszczenia....................................................................................... 135
3.6.3. ................................................................................ 136
3.6.4.
!
............................................................................... 136
3.6.5. ...................................... 137
3.7.
&
rii typu E
3
................. 139
3.7.1. Wprowadzenie ........................................................................................... 139
3.7.2.
............................................................................ 139
3.7.3. ................................................................................ 141
3.7.4.
!
............................................................................... 141
3.7.5. ...................................... 142
4. FUNKCJE EKSPERTOWE.............................................................................. 143
4.1. Wprowadzenie ........................................................................................... 143
4.1.1. Funkcje ekspertowe w zar ....................... 143
4.1.2. Metody i techniki reprezentacji wiedzy ..................................................... 146
4.2. Sieci hybrydowe jako tworzywo funkcji ekspertowych ............................ 150
4.2.1. Koncepcja sieci hybrydowych ................................................................... 150
4.2.2. Komputerowe wspomaganie tworzenia funkcji ekspertowych .................. 154
4.2.2.1. Kreator funkcji ekspertowych ................................................................... 154
4.2.2.2. Projektowanie struktury funkcji ekspertowej ............................................ 157
4.3. Komponenty funkcyjne.............................................................................. 160
4.3.1.
"
– .......................................... 160
4.3.2. Tworzenie komponentów funkcyjnych ...................................................... 160
5
4.4. Komponenty neuronowe............................................................................ 165
4.4.1. Sieci neuronowe – podstawowe o................................................ 165
4.4.2. Wielowarstwowe sieci jednokierunkowe................................................... 168
4.4.3. Uczenie sieci neuronowych ....................................................................... 171
4.4.4. Tworzenie komponentów neuronowych .................................................... 174
4.5. Komponenty rozmyte ................................................................................ 183
4.5.1. Modelowanie rozmyte – ...................................... 183
4.5.2. Operacje na zbiorach rozmytych................................................................ 187
4.5.2.1. Uwagi ogólne ............................................................................................ 187
4.5.2.2. .................................................................. 187
4.5.2.3. ................................................................. 188
4.5.3. ........................................................................ 189
4.5.4. Tworzenie komponentów rozmytych......................................................... 191
4.5.4.1. ................................................. 191
4.5.4.2. Operacja rozmywania (fuzyfikacja) .......................................................... 195
4.5.4.3. Operacja wnioskowania (inferencja) ......................................................... 197
4.5.4.4. Operacja ostrzenia (defuzyfikacja)............................................................ 201
5. POZYSKIWANIE WIEDZY NA POTRZEBY
FUNKCJI EKSPERTOWYCH ......................................................................... 204
5.1.
’
................................................. 204
5.2. Analiza baz danych i dokumentacji technicznej ........................................ 206
5.3. Analiza konstrukcji .................................................................................... 214
5.3.1.
#
.................................................................... 214
5.3.2. Wyznaczanie wa ............................................ 217
5.3.3. Ocena wykorzystania cech konstrukcji ...................................................... 218
5.3.4.
$
................................................. 221
5.3.5.
$
anie cech konstrukcji .............................. 224
5.3.6.
"
............................................................... 227
5.3.7. Analiza konstrukcji z wykorzystaniem funkcji
.............................................................................. 230
5.4. Akwizycja wiedzy ekspertów .................................................................... 236
6. OCENA KONDYCJI OBIEKTÓW MOSTOWYCH....................................... 239
6.1. Kryteria i metody oceny ............................................................................ 239
6.2. Ocena stanu technicznego obiektów mostowych
&
zi ekspertowych .............................................. 249
6.2.1. Modele geometrii typu E
0
.......................................................................... 249
6.2.1.1. Zasady oceny stanu technicznego ............................................................. 249
6.2.1.2. Architektura funkcji ekspertowej .............................................................. 251
6.2.1.3. Architektura sieci hybrydowych................................................................ 253
6.2.1.4. Implementacja komputerowa .................................................................... 260
6.2.2. Modele geometrii typu E
1
.......................................................................... 263
6.2.2.1. Zasady oceny stanu technicznego ............................................................. 263
6.2.2.2. Architektura funkcji ekspertowej .............................................................. 267
6.2.2.3. Architektura sieci hybrydowych................................................................ 267
6.2.2.3.1. Ogólna koncepcja...................................................................... 267
6.2.2.3.2. ................. 273
6.2.2.3.3. ........... 291
6
6.2.2.3.4. Ocena stanu technicznego na podstawie stopnia
i zakresu uszkodzenia................................................................ 293
6.2.3. Ocena stanu technicznego obiektów na podstawie ocen stanu
................................................................................ 301
6.3.
&
&
h .............................................. 303
6.3.1. ................................................... 303
6.3.2.
"
.......... 306
6.3.2.1. Architektura funkcji ekspertowej .............................................................. 306
6.3.2.2.
............................ 307
6.3.2.3.
................. 311
6.3.2.4. ............................. 312
6.3.3.
%
................................................................................................ 315
6.4. Ocena kondycji obiektów mostowych ....................................................... 316
6.4.1. Miary kondycji obiektów ........................................................................... 316
6.4.2. Klasyfikacja obiektów na podstawie ocen ich kondycji............................. 318
7.
(!)*
$
!
....................................................................................... 323
7.1. Podsumowanie ........................................................................................... 323
7.2.
&
............................................................................ 326
PRACE CYTOWANE ........................................................................................... 328
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