第一章橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別與優(yōu)化的背景與意義第二章橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別關(guān)鍵技術(shù)第三章橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計第四章橋梁結(jié)構(gòu)損傷演化機(jī)理分析第五章橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法與策略第六章橋梁智能運維與數(shù)字孿生系統(tǒng)01第一章橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別與優(yōu)化的背景與意義橋梁損傷識別與優(yōu)化的現(xiàn)實需求全球橋梁損傷現(xiàn)狀經(jīng)濟(jì)損失數(shù)據(jù)典型案例分析約30%的公路橋梁存在不同程度的結(jié)構(gòu)損傷美國每年因橋梁結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失超過50億美元杭州灣跨海大橋主纜銹蝕率與承載能力下降傳統(tǒng)檢測方法的局限性人工檢測效率低下無法實時監(jiān)測動態(tài)損傷事故案例分析南京長江三橋檢測需耗費約6個月時間深圳灣大橋6年監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)200TB英國橋梁事故統(tǒng)計顯示，83%的坍塌事故源于未及時識別的漸進(jìn)式損傷損傷識別與優(yōu)化的意義提升安全性提升經(jīng)濟(jì)性提升可持續(xù)性美國FHWA數(shù)據(jù)表明，預(yù)防性維護(hù)可節(jié)省7美元的修復(fù)成本英國橋梁事故統(tǒng)計顯示，83%的坍塌事故源于未及時識別的漸進(jìn)式損傷荷蘭自行車橋通過拓?fù)鋬?yōu)化減少混凝土用量40%02第二章橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別關(guān)鍵技術(shù)基于物理模型的損傷識別方法FEMC方法原理特征參數(shù)識別方法典型案例分析求解物理方程組，修正剛度矩陣基于瑞利商的極值特性，分析頻率變化重慶朝天門大橋主梁損傷定位誤差控制在10米以內(nèi)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的損傷識別方法CNN方法原理LSTM方法原理貝葉斯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別損傷基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)預(yù)測疲勞裂紋擴(kuò)展速率引入先驗分布，量化模型不確定性智能傳感技術(shù)及其應(yīng)用DFOS方法原理壓電傳感器陣列原理典型案例分析基于馬赫-澤爾尼克干涉原理測量應(yīng)變基于壓電效應(yīng)檢測裂紋萌生武漢白沙洲大橋通過DFOS系統(tǒng)實現(xiàn)毫米級位移測量精度03第三章橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)與典型布局分層架構(gòu)傳感器布局原則典型案例分析感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層與應(yīng)用層主梁區(qū)域高密度布設(shè)，支座區(qū)域低密度布設(shè)上海中心大廈橋塔監(jiān)測系統(tǒng)包含位移、應(yīng)變與風(fēng)致響應(yīng)監(jiān)測關(guān)鍵監(jiān)測技術(shù)詳解LiDAR技術(shù)原理聲發(fā)射監(jiān)測原理無線傳感網(wǎng)絡(luò)原理通過激光掃描獲取高精度三維模型檢測裂紋萌生與擴(kuò)展通過Zigbee協(xié)議實現(xiàn)低功耗數(shù)據(jù)傳輸04第四章橋梁結(jié)構(gòu)損傷演化機(jī)理分析裂紋萌生與擴(kuò)展規(guī)律Paris準(zhǔn)則原理斷裂力學(xué)方法原理典型案例分析描述裂紋擴(kuò)展速率與應(yīng)力強(qiáng)度因子關(guān)系通過有限元方法分析結(jié)構(gòu)響應(yīng)武漢白沙洲大橋主纜銹蝕擴(kuò)展速率與應(yīng)力強(qiáng)度因子關(guān)系環(huán)境因素的影響機(jī)制溫度變化影響腐蝕效應(yīng)影響交通荷載影響溫度變化導(dǎo)致應(yīng)力重分布，影響損傷演化氯離子腐蝕導(dǎo)致鋼筋銹蝕，加速結(jié)構(gòu)損傷重載車比例增加導(dǎo)致疲勞損傷累積系數(shù)上升05第五章橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法與策略參數(shù)化設(shè)計方法參數(shù)化設(shè)計原理拓?fù)鋬?yōu)化原理典型案例分析通過參數(shù)化模型建立設(shè)計空間通過優(yōu)化算法確定最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重慶朝天門大橋鋼桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計多目標(biāo)優(yōu)化方法Pareto優(yōu)化原理MOGA原理典型案例分析同時優(yōu)化多個目標(biāo)函數(shù)通過多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化設(shè)計變量深圳灣大橋多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計06第六章橋梁智能運維與數(shù)字孿生系統(tǒng)智能運維系統(tǒng)架構(gòu)分層架構(gòu)AI故障診斷系統(tǒng)原理典型案例分析感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層與應(yīng)用層基于Transformer模型進(jìn)行故障概率計算寧波跨海大橋智能運維系統(tǒng)數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)多尺度建模實時數(shù)據(jù)同步原理典型案例分析毫米級幾何模型、百米級結(jié)構(gòu)模型與千米級環(huán)境模型通過時間戳機(jī)制實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步杭州灣大橋數(shù)字孿生系統(tǒng)智能決策支持系統(tǒng)強(qiáng)化學(xué)習(xí)原理多智能體系統(tǒng)原理