一种基于桥梁工程推演模型的桥梁智能分析方法及系统

本发明属于桥梁工程计算与人工智能交叉领域，具体涉及一种桥梁工程推演模型的构建方法，以及基于该模型的桥梁智能分析方法、系统、电子设备和计算机可读存储介质，可应用于桥梁设计、施工控制与旧桥评定。

背景技术：

1、现有桥梁分析软件（如 midas civil、桥梁博士、osis 等）由工程师人工驱动建模、分析、验算与出报告，计算功能强，但全部结论由人判断，无法为人工智能生成的工程建议提供物理校验。随着大语言模型进入工程设计辅助场景，人工智能可能生成多步骤工程建议，但普遍存在步骤乱序、漏步、虚假数值等问题，结论缺少物理与规范依据，不可复现、不可追溯、不可签发。

2、通用世界模型（world model）通过机器学习获得内部预测模型，用于自动化处理单元规划与决策，但其预测不保证满足结构力学守恒律，结果随求解路径漂移，无法直接用于工程决策。数字孪生以建筑信息模型（bim）或监测数据镜像物理实体，主要用于展示与预警，不具备参数变更推演与方案预演能力。二者均未解决"工程人工智能结论必须可复现、可追溯、可签发"这一桥梁工程领域特有的技术问题。

3、在桥梁施工模拟领域，传统做法为"单元生死 + 状态累加"：按施工顺序逐步激活新装单元，前一阶段的变形状态作为后一阶段初始条件累积。该方式在已变形节点上装配新单元，默认新单元继承当前节点变形，为其记入并不存在的初始应变（虚假初应变），导致分阶段施工结果与一次成桥结果不一致，且误差沿施工顺序累积、难以定位到具体阶段与单元。桥梁领域存在无应力状态控制法公开理论：当各单元的无应力长度与无应力曲率确定时，成桥内力与线形与施工过程无关。但该理论尚未形成通用的软件化实现，也未与人工智能决策闭环结合。

4、因此，现有技术缺乏一种使工程人工智能结论可复现、可追溯、可签发，并使施工模拟结果由构造保证而非人工抽查的桥梁工程推演模型及智能分析方法。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术的上述不足，本发明提供一种基于桥梁工程推演模型的桥梁智能分析方法及系统，使自动化处理单元的一切预测、推演、规划与结论均经"物理约束 + 规范约束 + 可复现校验"的工程推演模型执行或验证，从而让工程人工智能结论可复现、可追溯、可签发。本发明所称桥梁工程推演模型，是指由物理子模型、学习子模型、符号子模型与状态演化子模型构成，并经统一接口提供预测、参数变更推演、方案推演、结论校验与实测校准五类操作的工程推演模型；其区别于通用世界模型之处在于：一切输出均可经确定性计算内核复现校验。

2、本发明采用的技术方案：一种基于桥梁工程推演模型的桥梁智能分析方法，包括以下步骤：

3、步骤一，构建桥梁工程推演模型：注册物理子模型、学习子模型、符号子模型和状态演化子模型；其中，所述物理子模型基于确定性数值计算内核提供精确响应预测；所述学习子模型基于代理模型提供带不确定性的近似预测；所述符号子模型基于规范条文知识库提供约束及其出处；所述状态演化子模型基于施工阶段序列描述桥梁全生命周期状态转移；

4、步骤二，提供统一接口：封装预测、参数变更推演、方案推演、结论校验和实测校准五类操作，使自动化处理单元与用户界面的预测、推演和结论均经由该统一接口执行或校验，避免绕过物理与规范约束的旁路通道；

5、步骤三，有序编排执行：自动化处理单元经由功能注册表选择工作流，按依赖图拓扑排序生成执行序列，由有序执行器逐步骤执行，并在每一步骤执行前进行前置条件校验、执行后完成后置校验；探索阶段强制使用学习子模型并以代理估计标注不确定性，签发阶段强制使用物理子模型精确复核，禁止近似结果直接生成结论对象；

6、步骤四，复现校验：对自动化处理单元输出中的数值，校验该数值能否在桥梁工程推演模型中复现；校验以位置-工况-单元-分量四元组为粒度，核对数值对应的运行标识与模型哈希，不可复现即拦截，不进入结论对象；

7、步骤五，签发与校准：生成包含结论、依据条文、裕度、运行标识、模型哈希和人工复核状态的结论对象；自动化处理单元仅能产出待复核状态，经人工复核后生效；并以实测监测数据经实测校准操作反向修正桥梁工程推演模型参数，进入下一轮预测。

8、进一步地，所述步骤一中符号子模型的规则携带规范版本字段与条文定位，在规范版本变更时自动识别过期规则。

9、进一步地，所述步骤一中状态演化子模型以单元的无应力长度与无应力曲率为物理锚点：对每一施工阶段独立重建求解模型，新装单元按显式给定的无应力状态量装配参考构形；并以一次成桥与分阶段施工结果一致、正装与倒拆结果一致作为闭合判据自动验证；

10、进一步地，所述步骤一中以无应力索长为设计变量构建影响矩阵，反解目标成桥状态对应的无应力索长调整量，输出下料长度修正量与千斤顶张拉行程。

11、进一步地，所述步骤二中参数变更推演用于返回参数变更相对于基准响应的差异向量及其关联分量；所述方案推演用于将候选动作序列推演为随施工阶段演化的状态轨迹。

12、进一步地，所述步骤三中功能注册表的条目包含输入输出契约、前置条件、精度档和适用桥型；新增功能即注册一行并使所述自动化处理单元自动可见；语言模型仅负责工作流选择与参数建议，无权改变执行顺序。

13、进一步地，所述步骤三中结论对象包含结论、依据条文、裕度、运行标识、模型哈希和人工复核状态；待复核状态转生效状态需人工动作。

14、进一步地，桥梁应用域包括新建设计域与旧桥加固域，以配置区分不同应用域的规范规程、验算规程和交付物模板。

15、一种采用上述基于桥梁工程推演模型的桥梁智能分析方法的系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的桥梁智能分析方法。

16、本发明具有以下有益效果：（1）工程人工智能结论可信，每个数值经物理与规范校验，可复现、可追溯、可签发；（2）工程推演模型预测不随求解路径漂移，无应力物理锚点使分阶段施工与一次成桥结果由构造保证一致，误差可定位到具体阶段与单元；（3）探索与签发分档，探索模式秒级筛选、签发模式精确复核，效率与可信兼得；（4）实测校准闭环使工程推演模型与真桥持续对齐；（5）结论对象具备责任主体，人工复核状态机使人工智能结论可负责。

1.一种基于桥梁工程推演模型的桥梁智能分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于桥梁工程推演模型的桥梁智能分析方法，其特征在于：所述步骤一中符号子模型的规则携带规范版本字段与条文定位，在规范版本变更时自动识别过期规则。

3.根据权利要求2所述的一种基于桥梁工程推演模型的桥梁智能分析方法，其特征在于：所述步骤一中状态演化子模型以单元的无应力长度与无应力曲率为物理锚点：对每一施工阶段独立重建求解模型，新装单元按显式给定的无应力状态量装配参考构形；并以一次成桥与分阶段施工结果一致、正装与倒拆结果一致作为闭合判据自动验证。

4.根据权利要求3所述的一种基于桥梁工程推演模型的桥梁智能分析方法，其特征在于：所述步骤一中以无应力索长为设计变量构建影响矩阵，反解目标成桥状态对应的无应力索长调整量，输出下料长度修正量与千斤顶张拉行程。

5.根据权利要求4所述的一种基于桥梁工程推演模型的桥梁智能分析方法，其特征在于：所述步骤二中参数变更推演用于返回参数变更相对于基准响应的差异向量及其关联分量；所述方案推演用于将候选动作序列推演为随施工阶段演化的状态轨迹。

6.根据权利要求5所述的一种基于桥梁工程推演模型的桥梁智能分析方法，其特征在于：所述步骤三中功能注册表的条目包含输入输出契约、前置条件、精度档和适用桥型；新增功能即注册一行并使所述自动化处理单元自动可见；语言模型仅负责工作流选择与参数建议，无权改变执行顺序。

7.根据权利要求6所述的一种基于桥梁工程推演模型的桥梁智能分析方法，其特征在于：所述步骤三中结论对象包含结论、依据条文、裕度、运行标识、模型哈希和人工复核状态；待复核状态转生效状态需人工动作。

8.根据权利要求7所述的一种基于桥梁工程推演模型的桥梁智能分析方法，其特征在于：桥梁应用域包括新建设计域与旧桥加固域，以配置区分不同应用域的规范规程、验算规程和交付物模板。

9.一种采用所述权利要求1至8中任一项所述基于桥梁工程推演模型的桥梁智能分析方法的系统，其特征在于：包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的桥梁智能分析方法。