基于AHP法和模糊综合评价的钢筋混凝土桥梁耐久性评估

目前,由于耐久性不足造成钢筋混凝土桥梁结构劣化损伤的现象日益严重,为确保既有桥梁的安全、持久运营,必须对其进行科学的耐久性评估,根据评估结果提出合理的维护加固建议.将层次分析法和模糊综合评价应用于既有钢筋混凝土桥梁耐久性评估,提出了一种针对钢筋混凝土连续梁桥的耐久性指标体系及评估模型,同时,利用实际工程的检测数据对其进行了验证,为今后既有桥梁耐久性评估提供了理论依据.     

能耗与质量约束下的生产系统集成维护决策

为了将串行生产系统劣化过程中的能耗递增与质量损失情况集成到同一个维护模型中,本文提出了带有能耗约束及质量约束的生产系统预防性维护决策模型。利用伽马过程对系统的劣化情况进行建模,将系统中的能耗递增与次品率增长过程离散化,随后建立了多指标集成维护阈值并引入节能机会窗机制对系统实施维护,以系统总成本最小化为目标,寻找最优的预防性维护阈值与约束组合。利用蒙特卡洛算法对模型进行求解与实例分析,结果表明:在不同规模中,该维护模型相对常规预防性维护策略和事后维护策略的总成本分别降低了6.01%～15.49%与16.02%～29.96%,能够有效控制系统的能耗成本与质量成本。     

公路空心板桥定期检测评定结果统计及分析

公路桥梁在运营期间由于受到内外因素影响,桥梁构件产生劣化从而危害结构安全.空心板桥是公路中小跨径最常用的桥型,为了让检测人员在桥梁定期检查中高效且准确地检测此类桥型的常见病害及其发生部位,文中收集了82座浙江省嘉兴市公路空心板桥梁的定期检测结果,对空心板桥梁荷载等级、服役时间、技术状况等级、病害种类、病害部位等数据进行统计分析,并剖析了公路空心板桥梁各典型病害产生的原因.研究结果表明:①在桥龄相同的情况下,桥梁结构评定等级与荷载等级无明显联系;②裂缝、锈胀露筋、渗水是空心板桥最为常见的三种病害;③根据空心板桥梁结构受力特点及材料性质对各病害产生机理进行了分析,为此类桥梁的后续管养提供有益参考.     

无背索波形钢腹板部分斜拉桥动力特性分析

以新密市溱水路大桥为研究对象,采用Midas/Civil有限元程序,建立了该桥的空间力学计算模型,计算了桥梁结构的自振频率和振型,结合已建成的多座无背索部分斜拉桥振动特性分析结果,对桥梁动力特性和刚度特点进行了讨论.计算结果可为该类型桥梁的设计、施工及使用阶段的健康检测和维护提供借鉴.     

基于监测数据的桁架拱桥有限元模型修正

桥梁在其运营期内遭受各种不利的影响,其结构的安全性成为桥梁运营管养的关键。近年来,随着电子技术的发展,桥梁健康监测系统得以广泛应用,而在桥梁的健康监测与健康评估过程中一个能够准确反映桥梁特性的基准有限元模型成为关键。基于某桁架拱桥的健康监测系统的振动监测数据,对建立的初始有限元模型进行修正,得到更符合桥梁真实状态的基准有限元模型~([1])。     

基于混合故障率的并联系统预防维修优化及其仿真

针对并联冗余系统,引入基于役龄回退因子和故障率增加因子的混合故障率,构建了有限时间分别以可靠度和费用为目标函数的两种预防维修优化模型,结合模型给出一算例,利用Matlab实现的遗传算法对系统的维护策略进行优化及其仿真,并研究了系统总费用与可靠度之间的相互约束关系,实例验证了该模型的正确性.     

基于养护管理系统的既有桥梁生命周期成本模型研究

近年来,随着老龄化桥梁的不断增多,如何制定桥梁养护管理策略逐渐成为国内外学术界和工程界的研究热点。桥梁管理系统是解决该问题的一个有效手段。目前,桥梁养护管理系统研究的主要发展趋势是引入生命周期成分分析理念。论文首先介绍了生命周期成本分析的概念,然后尽可能全面地分析了既有桥梁在生命周期内的所有相关费用。在考虑资金时间价值的基础上,给出了一个基于生命周期成本分析的数学模型。最后,论文给出了一个计算案例对该模型的有效性进行了验证。结果表明该模型可为桥梁养护管理的决策者提供制定桥梁养护策略提供有效支持。     

桥梁信息化及智能桥梁2019年度研究进展

伴随全球科技创新呈现出的信息化、智能化发展趋势，传统桥梁工程的革新也迎来新的机遇，打造日趋智能化、高精度化的桥梁结构势必成为未来的发展方向，深刻变革桥梁设计、建造和养维护的全生命周期。为掌握该领域研究动态和发展趋势，从桥梁信息化、智能检测、高性能智能材料以及智能防灾减灾等方面，综述了2019年该领域研究现状，并对后续发展方向及研究重点进行展望。分析表明：BIM技术可以显著提高桥梁的生产效率、性能水平和建养管一体化水平，数字孪生概念随着5G技术的发展也逐渐引入桥梁管养领域；无人机、机器人等智能检测技术与计算机视觉、大数据、深度学习等智能算法使得桥梁检测手段不断丰富，检测精度和效率不断提高；高性能智能材料的研发应用为桥梁智能化发展提供了强大助力，人工智能技术的发展也为结构防灾和行车防灾带来新的思路。未来应围绕“桥梁信息化及智能桥梁”这个主题开展核心理论创新、技术装备攻关和工程示范应用，以更好地支撑国家重大发展战略、保障桥梁安全长寿。     

在役混凝土桥梁结构耐久性评估方法

对在役混凝土桥梁结构的耐久性进行评估是评价其工作性态是否满足设计要求的关键所在.将桥梁结构划分成桥梁结构、桥梁构成、桥梁构件3个层次，提出了桥梁构件划分方法与耐久性关键构件抽样法，并按照不同构件的耐久性劣化影响因素的差异选取了相应的包括构件环境作用因素指标在内的构件耐久性考核指标，从而建立了在役混凝土桥梁结构耐久性的3层次多指标的评估模型.并定义了桥梁结构全寿命周期的5个耐久性典型状态，以5个典型状态来评估桥梁现有耐久性水平，3个层次均划分为5个模糊等级，对应于完好、较好、较差、差、危险5个耐久性状态.基于模糊数学理论，将定性指标给予定量化，采用最优区间型隶属度函数确定构件的耐久性考核指标对各个模糊等级的隶属度，用可信度与频数统计（CMFS）方法确定权重，用综合隶属度评分法进行等级评定.基于以上分析，总结出在役混凝土桥梁结构耐久性评估流程，用Matlab语言编制了评估程序，用该程序对浙江省4座在役混凝土桥梁进行耐久性评估，评估结果与实际情况十分吻合.基于该程序开发的《公路混凝土桥梁耐久性评估软件系统1.0版》，已通过浙江省交通厅的鉴定并初步运用于浙江省公路桥梁管理系统，效果良好.     

考虑信噪比和车-桥耦合效应的桥梁健康监测策略

为了舍弃大量信噪比低或无异常的数据,节约计算资源并提高分析效率,在理论依据的基础上实现具有针对性的桥梁健康监测,提出了考虑信噪比和车-桥耦合效应的桥梁监测策略.对监测信号成分进行分析,指出为了实现监测策略,需要根据车-桥耦合动力理论确定合理准确的监测阈值.将车群等效为具有主体部分和耦合均布质量的时变动力模型,建立桥梁结构与移动车群相耦合的动力平衡方程及其解析表达式.以一实际简支梁健康监测为例,根据车-桥耦合理论分析车群的均布质量、行驶速度以及振动频率对桥梁动力反应的影响,并结合实际监测数据确定监测阈值,实现监测策略.实验结果表明该监测策略有效.     

基于延迟时间模型的不完全检修计划优化模型

针对现有基于检测的状态维修方法仅适用于短期维修计划,且通常单一地考虑不完全维修或不完全检测的问题,构建适合设备维修现场特征的长期维修计划优化模型,考虑检测与维修活动均不完全情况下的退化过程. 利用延迟时间模型描述退化过程,围绕双重不确定的检修活动,构建基于递推关系的可靠度模型,该模型可以有效表示系统退化速度和故障发生概率. 以单位时间系统费用最小为决策目标,引入可靠度、可用度等约束,建立检修计划优化模型,求解得到最佳检测周期和更换周期. 案例研究表明,利用提出的模型能够有效优化系统检修计划,节省维修成本. 通过与固定周期和固定可靠度阈值的维修策略进行对比,说明检测精度对于检测模型的优化效果具有显著影响,当检测精度属于较高水平时,检修模型明显优于其他维修模型.     

钢管混凝土拱桥上部结构综合评价方法

为了合理地确定钢管混凝土拱桥上部结构的养护、维修加固方案,考虑钢管混凝土拱桥上部结构的结构特点对其缺损状态综合评价方法进行研究.通过建立缺损钢管混凝土拱桥上部结构多层次评估模型,研究模型中各元素的建议初始权重;构造正态关联函数计算确定无下属层元素评价指标与相应各评价等级的关联度,并考虑指标层及以下层各元素的缺损状态进行权重修正计算;同时与《公路桥涵养护规范》统一,采用关联度及部件评定标度共同表征桥梁的缺损状态.提出针对钢管混凝土拱桥上部结构的评价指标体系和成套评估方法.提出方法能较准确地评价钢管混凝土拱桥技术状态,为桥梁养护、决策提供科学依据.     

带随机突变的两阶段退化系统视情维修建模

为深入研究系统两阶段随机退化及环境变化对退化过程的影响,构建两阶段退化模型.将系统的退化过程分为退化点的产生与退化点的生长两个阶段,分别采用非齐次Poisson过程和非定态Gamma过程进行建模.引入环境影响因子,研究环境变化对系统退化过程的影响,建立带随机突变的两阶段退化模型,对视情维修进行建模研究.实验分析单阶段与两阶段退化模型在不同环境影响因子下,系统期望成本与检测间隔时间之间的关系以及寿命分布.结果表明,提出的建模方法对解决随机退化系统维修决策问题有效、实用.     

电站设备短期维修风险决策模型研究

针对当前电站单纯根据设备运行时间或设备运行状态进行维修决策,而不能实现整个维修单元维修优化的问题,给出了设备短期维修风险决策框架,并建立了风险决策模型。该模型充分利用了设备技术状态、定期维修间隔、大小修维修约束、各种运行和维修方式下设备维修/故障费用等信息,利用决策树算法进行风险决策,最终得到最优维修方案。应用于给水泵组的维修风险决策,利用维修单元内各设备的状态评价结果、维修约束和维修费用,确定了当前以费用最小为目标的最优维修方案。实例计算表明该模型可行有效,其结果可为电站设备进行有效的维修决策提供有力依据。     

考虑生命周期碳补偿成本的桥梁维修优化决策

为了有效控制和减少基础设施建设对环境的影响,推动桥梁低碳化管理养护,针对既有桥梁生命周期内多维修策略建立碳排量核算模型,并结合碳补偿成本建立综合考虑经济成本和环境影响的全寿命周期成本模型,开展既有桥梁的维修优化决策.基于一座服役期为25 a的桥梁开展的案例分析表明,该方法可与实际桥梁维修工艺结合,将碳排放以成本补偿的方式引入桥梁维修加固优化决策当中,对桥梁的维护管理具有一定的指导意义.     

可靠度和成本分析在桥梁养护中的应用研究

针对桥梁结构的耐久性问题日趋突出,为在桥梁养护过程中降低养护成本,使养护资金更有效地投入到桥梁养护生产上来,使公路养护管理进入良性循环状态,进行桥梁养护的成本效益分析是重要的管理环节.提出了基于可靠度理论的桥梁养护成本效益分析模型,即维修方案比选的原则是保证目标可靠度,使维修效益与成本的比值最大化.然后以一座实桥为简单算例验证了该模型的合理性.分析结果表明,采用合适的成本效益分析方法,能为今后的桥梁养护工作提供进一步节省成本的方向和途径.     

不确定条件下民航发动机维修工作范围决策

为降低民航发动机维修成本和提高修后性能,提出不确定条件下的发动机维修工作范围决策方法．将发动机各单元体各维修级别能够恢复的整机性能值表示为一个梯形模糊数,建立单元体性能恢复值分配优化的模糊机会约束规划模型;将模型的机会约束转化为清晰等价类,发现该模型和确定条件下的单元体性能恢复值分配优化模型具有相同的结构,能够采用确定条件下模型的求解方法进行求解;利用应用实例对提出方法进行了验证．结果表明:提出方法能够解决不确定条件下的发动机维修工作范围决策问题;模型机会约束的置信水平对决策结果至关重要,要综合考虑实现送修目标的风险和维修成本,确定合理的置信水平．     

高等级公路路面养护费用模型的建立与应用

利用高等级公路路面状况指数ＰＣＩ与路面养护费用之间的回归关系，建立路面养护费用模型，并把它应用于沈阳至大连高速公路路面养护排序，为路面养护科学决策创造了条件。     

大跨悬索桥索梁锚固区疲劳养护概率优化方法

合理的桥梁养护规划应在养护费用与失效风险之间找到一个合理的平衡.将养护费用分为检测费用,维修费用与失效费用,将线弹性断裂力学、结构可靠度理论、全寿命成本分析法结合起来,提出了基于全寿命周期成本的焊接构件疲劳养护概率优化的方法.考虑了检测概率、养护决策者的维修意愿、维修措施概率和失效概率等多种因素,把桥梁养护优化问题变为在焊接结构或构件满足在生命周期内最小允许可靠度的基础下,养护总费用最小的问题,并提出了简化计算方法.以青草背长江大桥索梁锚固区的关键疲劳细节养护为例,研究了主要参数对最优检测时刻的影响,研究结果表明,考虑了失效成本后,最优疲劳养护时刻提前,折现率对养护费用影响明显.当车辆荷载逐年增加时,索梁锚固区在设计基准期内疲劳破坏风险增大,应引起足够的重视.     

混凝土桥面维修决策中的全寿命成本分析法

为了确定桥梁的易损部件桥面的最佳维修策略以节约维修资金,通过探讨桥梁全寿命成本的基本构成和计算模型,研究了混凝土桥面维修全寿命成本分析方法的基本理念,并结合实例探讨了具体应用,结果表明,所用方法能够大幅度降低桥面维修成本.