基于耐久性极限状态的预应力混凝土构件全寿命维护成本优化研究

现行混凝土结构耐久性设计规范指出,与普通钢筋混凝土构件不同,预应力混凝土构件以预应力筋表面区域氯离子浓度达到临界阈值作为耐久性极限状态。针对预应力混凝土简支梁构件维护决策问题,结合已有模拟氯离子侵蚀进程的扩散模型,利用蒙特卡洛抽样及多项式拟合方法,建立预应力混凝土构件可靠度时变计算公式。进一步,采用虚拟役龄表征构件的耐久性状态,考虑质量检测工作精度、预防性防护、必要性维修等影响因子,建立基于全寿命成本理论的树形分析模型。通过计算不同预防性防护、检测周期、总维护寿命等多种工况下构件的可靠度和维护成本,与分别基于时间和可靠度指标控制的两类维护方案对比,表明本文提出的模型能在满足构件可靠度要求的前提下,提供更为合理的全寿命维护方案,为预应力混凝土构件的加固维护提供参考。     

基于逆可靠度分析的疲劳可靠寿命预计方法

考虑影响工程结构疲劳寿命的不确定性因素,利用逆可靠度分析的原理,提出一种疲劳可靠寿命的预计方法.通过将疲劳寿命表示为随机变量的函数,把可靠寿命的预计问题转化为概率功能度量的计算,然后利用改进均值法计算可靠寿命.与现有方法相比,只需进行一次逆可靠度分析就可直接获得可靠寿命,不需要反复计算不同寿命时刻的可靠度.算例分析结果表明,该方法的计算精度与一次可靠度方法相当,但效率大幅提高,并成功应用于某内燃机缸盖的可靠寿命预计.     

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.     

建筑构件经济维修周期的确定

以维修造价控制为目标,针对预防性维修和修复性维修(大修)的不同特点,考虑建筑构件的失效损失费、检测费和维修费,根据使建筑构件单位使用时间的费用(费用率)达到最小的原则,建立经济最优的建筑构件维修周期模型,为建筑维修规划和方案的制订提供科学的依据。     

建筑构件经济维修周期的确定

以维修造价控制为目标，针对预防性维修和修复性维修(大修)的不同特点，考虑建筑构件的失效损失费、检测费和维修费，根据使建筑构件单位使用时间的费用(费用率)达到最小的原则，建立经济最优的建筑构件维修周期模型，为建筑维修规划和方案的制订提供科学的依据。     

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.     

基于遗传算法的多约束叠合梁斜拉桥钢梁维护策略优化

结合桥梁结构劣化模型制定合理的管养维护方案能够有效地降低管养费用,提高管养维护效率.本文采用了基于可靠度指标的桥梁结构劣化模型,以桥梁使用状况为边界条件,全寿命造价的费用总和最小为约束条件获取最优的桥梁结构维护策略.应用遗传算法对某斜拉桥大桥叠合梁的钢梁维护策略进行了优化分析,得到了该桥钢梁的最佳维护策略,证明了该方法的可行性.     

基于雨流计数变程的疲劳可靠性仿真研究

为评估单个构件在随机载荷作用下的疲劳可靠性,基于应力时间历程的雨流计数变程利用应力-强度干涉理论和Dirlik雨流计数变程的概率密度表达式,假设疲劳极限服从正态分布,得出结构具有无限寿命的可靠度.利用Miner损伤累积理论,假设疲劳寿命服从对数正态分布,考虑Dirlik表达式的参数和损伤累积临界失效值的分散性,假设其服从正态分布,使用Monte-Carlo模拟法获得结构有限寿命下的可靠度.结果显示,虽然应力时间历程的最大范围值大于结构的疲劳极限,但是当其大部分应力小于疲劳极限时,结构仍具有较高的无限寿命可靠度;而有限寿命下的可靠度显示,尽管单个应力时间历程下结构具有较高的无限寿命可靠度,但是经过多次循环后其不发生疲劳失效的可靠度将逐渐降低.     

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.     

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采,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．     

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.     

公路混凝土梁式桥全寿命设计方法及应用分析

目前国内外虽然进行了大量针对桥梁生命周期的专项研究,但关于桥梁全寿命设计体系、各设计过程及相应方法的研究依然匮乏。现阐明了全寿命设计方法的概念、设计原则和设计目标,将桥梁的设计和需求拓展到结构的整个使用寿命期,建立了公路混凝土梁式桥全寿命设计方法的总体框架。同时以一座钢筋混凝土简支梁桥作为背景工程,从桥梁时变可靠性和周期成本优化两个方面入手,将所研究的全寿命设计框架和设计方法进行了具体阐述,并应用于实际混凝土梁式桥项目中,为工程实践提供一定的参考借鉴和设计思路。     

220kV变压器运维检修成本的灰色关联分析模型及计算

针对电力系统220 kV变压器运行现状以及缺陷故障检修数据,引入全寿命周期成本管理理念,对变压器的运维检修阶段进行分析与预测,并建立详细的数学模型.在满足变压器可靠性的前提下,充分考虑设备运行维护期间的人工成本、消除缺陷成本及检修成本等不确定因素,引入灰色系统理论及灰色关联分析,预测出变压器寿命周期中各故障的比例,结合...     

考虑过程能力和成本的刀具策略研究

为了提高定期维修的刀具所加工的产品质量,减少停机时间和生产成本.考虑生产过程中工件尺寸的残差是时间的函数,利用Glejser检验方法,拟合工件尺寸残差符合的递增型异方差模型,提出了刀具磨损过程的过程能力指数计算方法;使用Bernstein概率密度函数描述刀具寿命和刀具磨损过程的一般特征,在每一个维修周期内均满足顾客要求的最小过程能力指数基础上,考虑质量损失、换刀成本、由刀具的突然失效引发的惩罚成本及维修刀具所需的成本,将过程能力与成本相结合,提出了用于确定最佳刀具初始状态和维修周期的模型.该模型为实际生产提供了一种离线的刀具管理方法.     

基于指数分布和RAMS的地铁列车车门可靠性研究

以预防和减少地铁车门故障为目的,根据上海地铁13号线路3年车门故障统计数据,利用指数分布函数对3年车门故障时间间隔进行分析.结合可靠性、可用性、维修性和安全性(RAMS)中的可靠性理论,分析3年车门的可靠性,以列车车门综合可靠度为目标,提出确定车门预防性检修周期的方法.结果表明:3年车门故障时间间隔都服从指数分布函数;...     

焊接接头低周疲劳寿命估算方法的研究

将焊接接头的疲劳过程划分为疲劳裂纹形成和扩展两个阶段。基于均质缺口件的局部应力－应变法和线弹性断裂力学方法，通过考虑焊接过程中几何形状、残余应力和材料特性等因素的变化，建立了焊接接头低周疲劳寿命估算的一般技术流程。通过实例计算并与试验结果比较表明，本文提出的方法能够比较准确地预估低周疲劳失效焊接接头的疲劳寿命，因此，对于焊接结构的疲劳设计具有实际意义。     

基于全寿命周期成本的高速铁路连续梁桥减隔震方案研究

高烈度地震区大跨连续梁桥一般采用减隔震设计以减小结构地震反应及由此带来的经济损失,而不同的减隔震方案亦决定着结构的抗震性能和初始成本。为了从抗震性能和经济性两方面综合评价连续梁桥减隔震设计的合理性,以一座高烈度区高速铁路连续梁桥为背景,设计多种减隔震布置方案开展桥梁地震易损性分析,并基于全寿命周期成本最小准则探讨了桥梁在全寿命期内各方案的经济性。结果表明：全桥采用双曲面球型支座和黏滞阻尼器配合使用方案在全寿命周期的地震损失最小,但初始成本过高致其经济性较差;全桥布置双曲面球型支座、边墩配置黏滞阻尼器方案满足抗震设防要求且全寿命周期成本最小,为本文减隔震设计中的最优方案。本文提出的桥梁减隔震方案研究方法实现了结构抗震性能与其经济效益的双目标评价,为利益相关者对桥梁减隔震方案的合理决策提供了新思路。