桥梁健康监测讲义.docx

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桥梁健康监测讲义

桥梁健康监测

第一节绪论

随着桥梁分析理论、施工技术、材料性能的迅速发展，桥梁跨度越来越大。

斜拉桥跨度已达到890m（日本多多罗大桥），连接江苏南通与苏州的苏通大桥主桥斜拉桥跨度超过1080m；悬索桥跨度已达到1991m（日本明石大桥），国内润扬大桥为1490m，江阴大桥为1385m，钢拱桥最大跨度为上海卢浦大桥（550m），钢管混凝土拱桥为巫峡长江大桥（460m）。

桥梁结构越来越柔，跨径越来越大，不仅要求精确严密的计算与施工技术，而且对桥梁建成后的安全养护提出了更高的要求。

大型桥梁的生命过程一般包括规划与论证、设计、施工、运营管理以及养护维修等几个阶段，以往人们往往主要只关注设计与施工阶段，由于投资巨大、重要性突出，大型桥梁的总体规划也日益受到重视。

虽然合理、保守的设计是结构安全的根本保证，但是限于当前对于大型复杂结构的认识程度及许多不定时或不可预测因素，比如超期服役、腐蚀、疲劳、撞击、爆炸、地震、洪水、飓风等自然灾害，人们难以进行预测与控制，为了确保大型复杂结构特别是大型桥梁的使用安全与耐久性，时时了解其健康状况是非常重要的。

大型桥梁在建成后，缺乏科学监测与管理对桥梁状态的影响日益突出，国内如广州海印桥的部分斜拉索因锈蚀而突然断裂，济南黄河公路大桥的斜拉索也发生严重锈蚀而被迫提早更换，宜宾小南门金沙江拱桥吊杆断裂造成人车坠入江中；辽宁盘锦田台庄大桥挂梁突然落下，坠入辽河。

在国外，大型桥梁的突然倒塌与破坏事故也屡见不鲜，如1994年韩国汉城圣水大桥在上班时刻跨中央断塌50m，造成32人死亡，17人重伤的重大事故；2007年7月，美国明尼苏达州首府横跨运河的大桥在交通高峰期间突然坍塌，造成8人死亡，100余人受伤的重大事故。

在西方发达国家，大规模的交通基础设施建设高潮已经成为过去，目前主要任务和重点是大量路桥的维修、加固和改造。

根据美国土木工程师协会（ASCE）2004年公布的调查结果：

美国有35％的桥梁在结构或使用上存在缺陷或老化，未来20年内治理桥梁病害、维修加固桥梁的开支预期将达到9000亿美元。

以福建省为例，由于桥梁老化、超载、设计与施工存在缺陷、损伤、自然灾害以及监测与养护管理不力等原因，危桥数量不断增长。

根据福建省1999年的桥梁普查结果，专养公路桥梁总数和危桥数量分别为7169/139座，危桥已占公路桥梁总数的2.6%；2002年的普查表明：

危桥总数已达186座，比1999年增长了33.8%。

据2005年福建省全省国、省道桥梁普查结果：

截止2005年12月份，全省桥梁（高速公路桥梁除外）总共有11601座、560863延米（其中特大桥47座，205554.4延米；大桥847座，205554.3延米；中桥2156座，121029.8延米；小桥8551座，152350.3延米）；其中危桥有587座，23274延米，比2002年增长了215.6%。

一些大型桥梁，如福州洪塘大桥、漳州郭坑大桥、福州闽江二桥、三明下洋桥、连江解放大桥等国省道桥梁的病害就曾经比较严重地影响了当地交通和经济的发展。

现在每年用于危、旧桥梁改造加固的费用在飞快增长，而且还远远不能满足实际需求。

然而，在当前的桥梁养护工作中存在许多不足：

（1）工作效率低。

桥梁的检查主要是有技术人员到桥梁现场定期检查，查看一座桥梁需花费一个人半天或一天的时间，工作效率低，不适合现代大量桥梁养护护理的要求。

（2）准确性差。

目前现有桥梁评估体系主要有交通部公路科学研究开发的中国公路桥梁管理系统（ChinaBridgeManagementSystem）,该系统在我国的公路桥梁养护管理上得到了广泛的应用，但是其桥况数据基本上以人工采集为主，需通过检查人员到桥梁现场进行目视检查获得外部现状，通过各种外部特征来综合判断桥梁状况。

由于技术人员用肉眼检查桥梁的现状，工作中存在随意性，在桥梁病害尺度的把握上存在着人为差别，而对于肉眼无法看出的危险情况则又无法准确的把握，使得通过该系统的评价结论的准确性较差。

（3）养护费用高。

桥梁养护的经费主要用于桥梁的加固、改造，由于缺乏预防性养护的投入，造成“出现大病后花大钱治”的现状。

（4）安全性低。

由于桥梁的数量巨大，而技术人员和设备的有限，导致无法对运营中的所有（或大部分）桥梁进行有效的桥况评估，时常遗漏一些危桥的重要信息而发生车毁人亡的事故。

对于近二十年建成的大型桥梁，大部分建立了以收缴过桥费为主要职能的桥梁管理机构，但是健康监测、养护与维修得不到应有的重视，往往是在出现问题后才亡羊补牢。

对于存在缺陷或安全隐患的桥梁，全部予以更换不仅需要大量的资金而且要封闭交通，一般来说是不足取的一种方式；由于资金有限，也不可能一次性全部进行加固改造，需要区分轻重缓急，需要对桥梁状态作出科学准确的评判。

由于大型桥梁的复杂性，传统的人工检测方法由于其滞后性、效率低，造成桥梁管理成本的提高与资源配置的不合理，已跟不上桥梁发展需求，也不符合经济运作的规律。

在这种情况下，建立桥梁健康监测与安全评定系统（目前的硬件技术水平与软件已经使之成为可能），能够大大提高检测效率，实时掌握桥梁状态变化，评价桥梁的承载能力和使用功能，以及桥梁的安全可靠性，其意义主要有：

（1）及时把握桥梁结构运营阶段的工作状态，识别结构损伤以及评定结构的安全、可靠性与耐久性；

（2）为运营、维护、管理提供决策依据，可以使得既有桥梁的技术改造决策更加科学、改造技术方案的设计更加合理、经济；（3）验证桥梁设计建造理论与方法，完善相关设计施工技术规程，提高桥梁设计水平和安全可靠度，保障结构的使用安全，具有重要的社会意义、经济价值和广泛的应用前景。

在欧美、日本等一些发达国家与地区，桥梁工程的重点已由新桥建设逐步转到既有桥梁的健康监测、状态评估和养护、维修、加固与改造等方面，颁布了基于结构可靠性理论和概率思想的旧桥评估规范和规程，并且把桥梁承载能力的评估纳入桥梁管理系统范畴。

桥梁管理系统包括桥梁健康监测、损伤诊断与识别、状态评估与承载力退化、可靠性与耐久性评估、使用寿命预测、加固改造技术、新型改性材料等等方面，严格科学规范管理，已经取得比较显著的经济效益。

我国正处于大规模的土木工程和基础设施建设时期，许多世界瞩目的跨海桥梁工程与基础设施已经规划或正在建设之中。

我国大量公路和铁路工程建设和安全运行的需求为桥梁工程健康监测及其集成系统的研究、开发与应用提供了广阔的平台和前所未有的机遇。

第二节桥梁健康监测的研究与应用现状

一、桥梁健康监测的基本概念

Housner等（1997）的结构健康监测的定义为：

“在现场进行结构特性，包括结构响应的无损检测和分析，用来检测由损坏或损伤引起的变化”。

这一定义也有不足之处。

当研究人员试图对健康监测的无损评估进行综合，其重点在于数据收集而不在于评估。

人们的确切需要是采用一种有效方法来收集服役结构的数据并进行处理，以评估关键的性能测量，如使用性、可靠性和耐久性。

因此，Housner，etal.（1997）所做的定义必须修改，结构健康监测可以定义为：

“在现场进行结构特性，包括结构响应的无损检测和分析，其目的是：

如果有损伤，则进行损伤识别、确定损伤的位置、估计损伤的严重程度并评价损伤对结构影响后果”（图1）。

总而言之，一个结构健康监测系统必须同时能够进行结构损伤检测和状况评估。

结构健康监测研究可以分为如下四个水平层次：

（Ⅰ）检测损伤的存在，（Ⅱ）确定损伤的位置，（Ⅲ）估计损伤程度，（Ⅳ）确定损伤的影响以及预测剩余的疲劳寿命。

进行水平（Ⅲ）的工作要求改进结构模型和分析、局部的物理检查和传统的无损评估技术。

进行水平（Ⅳ）的工作要求局部位置的材料构成信息、材料老化的研究、破坏机理和高性能的计算。

在过去的20年，随着仪器的改进和对复杂结构动力学的认识，在系统检测和土木结构评估方面，土木工程结构的健康监测和损伤评估已变得更为实用。

土木工程和航天航空工程、机械工程有明显的差别，比如桥梁结构以及其它大多数土木结构，尺寸大、质量重，具有较低的自然频率和振动水平，低振幅，而且桥梁结构的动力响应极容易受到非结构构件等的影响，这些变化往往被误解为结构的损伤；而且钢筋混凝土桥中模型的不确定性水平比单独一根梁或一个空间桁架模型的相应值要高得多，这一切使得桥梁这类复杂结构的损伤评估具有极大的挑战性。

监测

诊断

评估

图1结构健康监测系统的基本组成

二、桥梁健康监测研究现状

1桥梁监测传感器研究现状

随着交通事业的发展，现代桥梁检测技术也取得了很大进步，主要包括以下几个方面：

（1）雷达与红外热象仪检测技术：

使用雷达、红外热象仪、激光光学、超声波和其它一些心得技术手段可在仅仅一天之内就能准确地测量成百上千公里路面或几十座桥的桥面；

（2）光纤传感器监测技术：

光纤传感器具有大面积检测能力，在较长时期内能提供可靠、精确和长期的检测结果，安装了这种监测系统后，任何结构存在的问题都可以较早地被发现，以便采取必要的修复措施，从而保证结构使用的连续安全性，使结构的性能得到最佳管理，并减少使用费用。

到目前为止，光纤传感器已用于许多工程，典型的工程有加拿大caleary建设的一座名为beddingtontail的一双跨公路桥内部应变状态监测；美国winooski的一座水电大坝的振动监测；国内工程有重庆渝长高速公路上的红槽房大桥监测和芜湖长江大桥长期监测与安全评估系统等。

建于山东滨州黄河大桥健康监测系统使用了96个FBG应变温度仪，2个风速仪，39个加速度传感器和4个GPS定位器；

（3）无线电检测与评估系统：

目前，一种全无（电）源的、便宜的感应器开发出来，满足了测量桥梁疲劳的长期需要。

这种感应器贴在桥上并且与桥梁一起承受应变。

它由一个特殊的应变增幅装置和两个预先裂开的样片合成一个整体去测量裂缝长度；

（4）自感应检测技术：

公路桥梁的自感应检测技术的应用是广泛的。

目前，美国已经设计、制造了一种便宜的位移感应器，用于翼墙的监测，已经进行两年多了，十分有效；一种新型埋入式锈蚀感应器已经在美国联邦公路局的参与下开发出来了。

这种感应器可以浇筑在混凝土中，在混凝土中测量钢筋锈蚀的比率、混凝土的导电率、氯离子浓度等。

目前桥梁的维修自动化需要的基本信息，被当作美国基础研究和开发的重点，这必须由感应和测量的高科技技术来提供；

（5）智能混凝土

a.损伤自诊断混凝土:

自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。

目前常用的材料组分有：

聚合类、碳类、金属类和光纤，其中最常用的是碳类、金属类和光纤。

碳纤维智能混凝土可以对建筑物内部和周围环境变化的实时监控，也可以实现对大体积混凝土的温度自监控以及用于热敏元件和火警报警器等，还可应用于公路路面、机场跑道等处的化雪除冰，钢筋混凝土结构中的钢筋阴极保护，住宅及养殖场的电热结构等；

b.自调节智能混凝土:

自调节智能混凝土具有电力效应和电热效应等性能。

混凝土结构除了正常负荷外，还希望它在受台风、地震等自然灾害期间，能够调整承载能力和减缓结构振动，但因混凝土本身是惰性材料，要达到自调节的目的，必须复合具有驱动功能的组件材料，如：

形状记忆合金（sma）和电流变体（er）等；

c.自修复智能混凝土：

自愈合混凝土就是模仿生物组织，对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土传统组分中复合特性组分（如含有粘结剂的液芯纤维或胶囊）在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，模仿动物的这种骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理。

采用粘结材料和基材相复合的方法，使材料损伤破坏后，具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。

自诊断、自调节和自修复混凝土是智能混凝土研究的初级阶段，它们只具备了智能混凝土的某一基本特征，是一种智能混凝土的简化形式，因此有人也称之为机敏混凝土，目前人们正致力于将2种以上功能进行组装的所谓智能组装混凝土材料的研究。

智能混凝土具有广阔的应用前景，但作为一种新型的功能材料，如果投入实际工程，还有很多问题需要进一步地研究：

如碳纤维混凝土的电阻率稳定性、电极布置方式、耐久性等；光纤混凝土的光纤传感阵列的最优排布方式；自愈合混凝土的修复粘结剂的选择等。

（6）GPS全球定位系统：

可以直接测量三维的空间运动；

（7）其他新技术：

对桥梁结构的承载能力的“非侵入式”检测也是桥梁工程界的迫切需求。

美国联邦公路局将激光检测系统用于检测桥梁的承载能力。

另一项新技术是“智能桥梁支座”，通过它可以收集到许多必不可少的桥梁工作信息。

智能支座能通过支座上的活载和恒载的分布发现并判断出桥梁结构体系的工作状况。

局部智能传感器应该是一个方向，但是局部的监测指标往往难以反映结构的整体性态，如何将局部监测指标与结构整体性之间建立合理的关系是其中的关键问题，因此，必须发展分布式传感器的健康诊断策略。

虽然目前已有不少可以应用的检测评价方法，但有些技术仍需进一步完善才能达到普遍应用的阶段。

特别是为随时了解桥梁结构的工作状态，确保其长期使用性能，必须使用永久的监测设备。

因此，桥梁结构的长期监测与诊断技术目前变得越来越重要了。

桥梁检测工作者们还需继续努力，研究与开发出更加实用方便的桥梁检测技术与监测设备。

2土木工程测试技术研究现状

桥梁由完好至破坏是一个逐渐损伤演变过程，桥梁结构承载力的降低，直接源于结构损伤的存在。

对桥梁结构损伤部位进行检测的方法有很多种，过去和现在最常用的方法是人工肉眼检查，但人工检测的效率很差，有很大的局限性，当结构的某些部位无法用肉眼进行检测时，结构的损伤情况也就无法检测到。

继而发展的桥梁局部检测技术是各部分的局部状态为检测内容，它通过对结构局部部位进行集中检测，实现对结构缺陷部位的精确定位、检查，甚至定量分析，局部检测主要依赖无损检测技术，包括目检法、压痕法、回弹法、染色法、超声脉冲法、回弹－超声综合法、振动弹性系数与对数衰减率法、红外线法、射线法、光线传感法、同位素法、电阻率法、自然电位法、泄漏测定法、磁粒子法、磁场扰动法、模式识别法等等。

绝大多数技术成功地应用于检查一定部件的裂缝位置、焊接缺陷、腐蚀磨损、松弛或失稳等，实际检测中经常声发射法、以脉冲回波法为主的超声波检测技术、射线检测、电磁涡流技术等几种技术联合使用来评价结构状态。

美国联邦高速公路管理局（FHWA）曾资助一个大型的关于高速公路桥的无损评估新技术研究和发展的项目。

该项目有两个主要目标，其一是发展新的工具和技术以解决特殊的问题，其二是发展桥梁状态的定量评估技术用于支持桥梁管理，并研究将定量的状态信息引入桥梁管理系统有何好处。

他们希望发展的新技术能快速、有效且定量的测量桥梁整体参数，如塑性和承载力。

很明显，几种无损评估技术的结合可以用来帮助评估系统的状态，它们对于获得用于桥梁评估的资料库是非常重要的。

众所周知，桥梁结构内部损伤，将导致结构整体力学特性的变化，而局部（Local）损伤检测方法无法对桥梁的整体工作状态进行监测。

桥梁整体检测则是以桥梁的整体状态如振动特性、挠度、索力等为检测对象，通过对结构基本状况的连续监测或定期检测，实现结构整体状态的检测与评估。

利用结构整体检测进行结构损伤识别的方法有：

静力检测法、动力检测法以及混合法。

静态法识别效果好，所需数据较易测得，但测量时要阻断交通，人为施加荷载，现场工作量大，而且无法做到适时监控。

动态法可以监测由风、活载等自然因素激发桥梁产生的振动信息，加工成一些理性识别指标，诊断桥梁损伤，而且现场工作量小，可做到适时监控。

但是由于关系到模态识别，对测量仪器及识别方法的精度有较高要求。

混合法是希望借助一些比较容易获得的静态观测数据来改善静力法的精度，但实际效果并不显著。

由于结构的健康监测对于检测方法自动化以及分析结构整体状态的要求，现在多数研究者把注意力放在了动力检测方法的研究上，大致可以分为动力指纹分析法、模型修正与系统识别法、遗传算法、小波分析法和神经网络法。

各种方法在桥梁损伤识别中的实际应用不尽如人意。

主要有以下几个几点：

（1）结构动力特性受非结构构件、环境因素以及边界条件等的影响较大；

（2）限于经济上的原因，通常只能对少数自由度进行测量；（3）结构刚度、变形等的局部变化一般高阶模态会比较敏感，而这些模态又往往难以准确测量甚至根本无法测出。

局部与整体检测方法是相辅相成的。

局部检测能发现桥梁结构的局部缺陷，并进行精确的检查和量化，通过采取适当的维修措施，防止局部缺陷的进一步发展造成对桥梁整体质量和安全性的危害。

对结构整体安全状态的监测可用于指导对局部损伤的识别和定位，能够及时掌握桥梁结构整体工作状态的变化，从而使人们对桥梁的力学性能、安全性能有一个整体上的概念，便于维修养护策略的制订和资金的分配，从而提高检测工作的效率。

最近发展起来的包含多项检测内容、集成了远程通信与控制的健康监测系统能够实现对桥梁状态的实时健康监测，它对桥梁的健康状态评估显然能起更积极的作用。

3传感器的优化布设、系统集成与数据传输网络技术研究现状

结构的征状是由采集信号分析获得的，因此信号采集技术是结构损伤识别的前提。

信号采集技术包括信号的采集和放大，传感器的类型、安装位置、数量以及数据的获取、存储等。

此外还应考虑采集数据的时间间隔，数据的标准化问题，测量过程的不确定性以及数据的净化问题。

由于被检测桥梁的庞大和复杂，传感器的类型和数目相当多，如何确定传感器的最优布置点是研究的热点。

目前采用的方法主要有：

基于经验和基于结构自由度的缩聚法；针对振动模态的有效独立法；清华大学在青马大桥健康监测中采用了遗传算法寻找加速度传感器的最优布点；西南交通大学也探索了静载作用下桥梁应变测量传感器优化布设。

但各种方法只是在局部问题中有效，目前尚缺乏有效的传感器优化布设评估标准。

各种算法依据各自的评估目标，尽管各方法在形式和理论上有一点联系，但对同一结构在相同条件下，不同算法得出的结论往往并不相同。

信息传感器的优化布设还是监测结构经济性的考虑，因此关于传感器布点理论的探讨和验证值得深入研究。

4桥梁结构健康监测数据管理与控制技术研究

对于现有的国内外部分科研机构开发的健康监测系统，由于采用了专用的数据线，因此整个监测系统的费用昂贵，不适宜我国目前的实际需求。

而国内目前所进行的定时检测或事后检测的方式，又会带来巨大的人力、物力的浪费和安全隐患。

因此开发一套便捷的桥梁健康监测系统，使之能真正做到：

既能行之有效、又能经济可靠，而且又能对桥梁实行实时在线监测的健康监测系统就非常迫切紧要。

近年随着公共电话线路的数字化传输和移动电话的不断普及，公用电话线路的数据传输速度、数字通信能力和无线移动通信能力得到了迅速的发展。

因此，不采用专用数据线而采用数字通信网络线作为方便的数据传输媒介，在其基础上新开发的桥梁监测系统将会带来遥控监测技术上的创新，使得数据传输更为便携和低廉。

5桥梁损伤识别技术的研究现状

桥梁损伤诊断和识别应该包含四个方面：

（a）损伤是否存在及损伤原因；（b）损伤位置识别；（c）损伤程度识别；（d）损伤对桥梁受力性能的影响有多大。

目前尚没有一个损伤指标能够全面地、敏感地反映桥梁的损伤状态，这是因为桥梁工程和航空航天工程、机械工程相比有很大的区别，比如桥梁的体积大、质量重，具有较低的自然频率和振动水平，其动力响应非常容易受到不可预见的环境状态、非结构构件等的影响，这些变化往往被误认为是结构的损伤，从而使得桥梁损伤诊断具有极大的挑战性。

主要的损伤指标有：

共振频率、频率响应函数、振型、振型曲率、模态应变能、模态柔度、阻尼比和能量传递比、Ritz向量等等；结构损伤识别或诊断的方法主要有

（1）基于动力参数的识别；

（2）基于静力参数的识别；（3）子结构方法识别；（4）统计分析识别；（5）神经网络识别；（6）小波变换识别、时间序列模型等等，绝大部分损伤指标和损伤识别方法仅适用于实验室模型，可供实桥损伤识别的实用方法不多。

目前桥梁损伤诊断从单纯的依赖其动力响应到综合利用无损检测与静动载测试信息；从单纯的模态识别到实验和理论模型修正，乃至神经网络方法；考虑测试传感器的优化布置、充分利用有限的实验测试信息；从单一损伤指标诊断到多损伤指标诊断等等方向发展，这样可以克服各自方法的缺点并相互检查，与损伤检测的复杂性相适应。

6有限元模型修正与模型确认现状

用于无损评估的有限元模型修正方法可以分为如下几大类：

模态柔度法、最优矩阵修正法、灵敏度矩阵修正法、特征结构分配法、测量刚度改变法和综合模态参数法等，所有这些有限元模型修正技术要求用户选择一系列量测模态与相应有限元模型的模态相匹配。

通常，只有结构的前几阶模态用于有限元模型修正，因为这些模态是识别较好的模态。

然而，在一些情况下，对应高阶频率的模态在结构损伤定位方面非常关键，因此有必要在有限元模型修正中包括这些模态。

作为损伤结果，许多频率较低的模态并没有显著改变，它们只会增加计算量而对确定损伤的位置没有明显贡献。

模态数量是有限的，不仅是由于计算工作压力，还由于高次修正问题内在的病态和统计偏差。

由于这些局限性，选择最能反映结构损伤的系统标准是很重要的。

有限元模型修正主要涉及到修正参数的选取、目标函数的确定和优化算法的选择等方面。

目前常用的模型修正优化算法有Gauss-Newton法、最优线性搜索法、Monte-Carlo法、遗传算法等，有的收敛较快，有的计算工作量较小，各有千秋，可以综合利用这些方法，相互取长补短。

传统的模型修正方法仍存在许多问题，特别是：

（1）既有的桥梁有限元模型修正主要建立在确定性（deterministic）分析框架内，而实桥健康监测数据和结构模型都具有强烈的不确定性（uncertainty），采用确定性分析方法处理本质不确定性的桥梁结构健康监测和安全评价，会导致理论方法和实际应用的矛盾，这正是目前基于模型的损伤识别技术很难应用于实桥的主要原因之一；

（2）目前工程上采用的基于灵敏度分析的参数挑选方法是根据计算参数在某设计点处的灵敏度进行挑选,该方法只是计算了特征量的局部灵敏度，具有很大的局限性；没有在整个设计空间上挑选对特征量有显著影响的设计参数，计算效率较低，模型的预测预报效果不太理想；（3）传统的模型修正技术主要针对线性、低频系统，很难适用于冲击、爆炸、碰撞、耦合和随机性强的土木工程振动等非线性问题，以及计算和试验中含有明显不确定性的系统，因此传统的模型修正技术亟待发展。

从20世纪90年代以来，以确定性思想为基础的模型修正开始向统计学方面发展，主要应用Bayes模型修正和随机有限元模型修正方法，而基于统计分析原理的结构健康诊断不确定性方法的研究,有望成为解决大型土木工程结构健康诊断问题的一般方法。

系统化的有限元模型确认（Modelvalidation—MV）最早出现在美国能源部的专项研究计划中，它是建立在概率数理统计、模糊数学和区间估计等信息理论的基础之上的，近年来在航空航天、力学、机械工程等领域受到日益重视。

模型确认的定义是：

对结构系统进行从构件到整体系统的分层建模和确认试验,对系统中的不确定性进行量化和传递分析,对有限元模型在设计空间的响应预报精度进行评价和确认，在此基础上基于统计方法进行模型修正,为进一步的应用提供精确可信的有限元模型和响应计算方法。

所以有限元模型确认的研究目标主要有两个：

一是结合有限的试验及分析，获得精确可信的确定性有限元模型；二是获得进行下一步的响应预报所需要的计算参数。

模型修正用来使模型计算结果与已有试验数据协调一致，换句话说,对原有计算模型的参数进行修正,使之能正确重现试验结果,而并非确定模型预示结果的精度。

模型确认与模型修正不同,其基本思想是：

在进行部分试验并考虑不确定性的基础上，对模型计算结果进行预测。

模型确认引入了分级修正的概念，进一步提高了修正精度；同时引入了基于快速运行模型，可以和商用有限元软件接口，减少直接有限元分析（FEA）求解灵敏度的工作量，有效解决局部最优问题，使得修正技术易于应用。

若不考虑结构系统中计算与试验的随机误差和参数误差，不考虑对实验验证范围以外进行预报，只对模型的主要参数进