现有桥梁的可靠性分析

为了准确地把握现有城市公路桥梁的损伤程度,将桥梁评定单元划分为下部结构、支座、上部结构及桥面系等4个组合项目,每个项目包含若干个子项,从而形成子项、项目和单元3个层次,每个层次划分为4个等级.在各个层次上,直接对可靠性进行评级.组合项目的等级评定中引用了故障树的逻辑原理来表示构件可靠性和结构可靠性之间的关系,采用了传力树评级法.同时,把工程模糊论方法应用到结构可靠性分析中,按危险点所占比重划分桥梁组成部分的评定等级,由各组成部分的危险构件百分数可得到构件对各等级的隶属度,从而构成桥梁等级的评判矩阵.通过模糊矩阵的复合运算,对桥梁的危险性进行鉴定,为维护与加固的合理决策提供依据.     

基于生存分析的城市桥梁使用性能衰变模型

使用上海市城市桥梁的历年常规检测数据,基于生存分析理论建立了桥梁使用性能衰变的概率性预测模型。同时,利用韦伯分布的可靠性函数深入描述了不同等级内桥梁各部位的性能衰变行为,研究表明:当前上海市城市桥梁在状态等级为A级和B级时持续周期相对较短;且相比于下部结构,桥梁的桥面系和上部结构的性能衰变速率更快。最后,根据2016年～2018年网级桥梁衰变预测的实际算例,对比了生存分析与回归分析、马尔科夫链的预测效果差异,验证了生存分析模型具有较高的预测精度。     

大气环境下服役公路梁桥结构时变可靠度分析

为了准确评估钢筋锈蚀对大气环境下服役桥梁耐久性能影响,结合一般大气环境下钢筋锈蚀的系统研究成果和服役桥梁实际检测资料,综合考虑钢筋截面面积、屈服强度和黏结强度的降低,建立服役公路桥梁弯曲抗力退化时变模型,在现有运营荷载等级和服役周期基础上分析结构时变可靠度.针对一座实际服役桥梁开展分析,计算表明：在一般大气环境下综合考虑钢筋锈蚀对钢筋截面面积、屈服强度和黏结退化的影响,桥梁结构时变可靠度在31 a左右即下降到需要维修补强的程度,与工程实际的首次维修维修时间基本一致,远远提前于只考虑钢筋截面面积单因素简化模型预测时间.多因素模型预测的桥梁结构时变失效风险较其他模型明显增大,同时在各个蜕化因素中,黏结退化对结构承载力降低有显著影响.     

重要公路桥梁安全运营的动态监控及预警研究

针对重要公路桥梁设施运营中的风险,根据桥梁的重要程度、规模、桥型和病害情况的不同,将重要桥梁的监控与预警系统划分为三个等级,对不同的桥梁采用不同等级的结构安全运营动态监控与预警系统,在不同等级的监控与预警系统采用不同的监控手段,对桥梁关键参数进行监测.     

基于DLM的桥梁结构承载力的贝叶斯预测

为结合检测信息和承载力的先验模型来对桥梁结构性能进行预测,认为结构性能随时间变化的动态测量为一个时间序列,然后引入了动态线性模型(DLM)对结构性能进行预测.考虑到桥梁结构性能的时变特性,运用贝叶斯动态模型建立了退化抗力的状态方程和观测方程,并通过贝叶斯因子来对检测信息进行监控,然后结合参数的先验信息,对退化抗力的状态参数进行贝叶斯后验概率推断,建立了一个动态线性模型来对结构抗力短期的变化趋势进行预测.为了结构性能线性模型的贝叶斯动态修正,确定了一步向前预测分布和滤波分布.基于检测信息,考虑到变量估计主观认识的不确定性,引入折扣因子来确定状态误差方差矩阵.最后,通过算例论证了本文方法的适用性.     

在役桥梁结构健康等级的多级模糊综合评判

为了解决日益突出的在役桥梁结构健康评定问题,提出了受损桥梁结构健康等级的多级模糊综合评判 方法.建立了桥梁健康评判模型,确定了各层次论域子集中的影响因素,并通过对桥梁部件和桥梁结构体系2 个级别健康状况的模糊综合评判来确定在役桥梁的健康等级.这种评定方法较好地适应了桥梁健康影响因素 的复杂性和模糊性.实例分析对此进行了很好的验证.     

基于GRU网络的配电网故障数量等级预测方法

配电网故障数量的多少直接影响配电网的运行维护与用户的用电体验,目前业界关于配电网故障数量等级预测的研究较少.给出了一种基于GRU网络的配电网故障数据分析与故障数量等级预测方法.通过条件熵来衡量配电网故障数量等级的历史依赖性,采用距离相关系数对诸多气象特征因素进行相关性强弱考察,筛选出最优特征子集,最后通过训练GRU网络实现了配电网故障数量等级的预测.算例结果证明了预测方法的有效性.     

考虑可持续性的RC结构全寿命多属性决策

为了有效延长重大交通基础设施的使用寿命，降低其对环境和社会的不利影响，针对氯盐环境中钢筋混凝土（RC）结构的设计与维护提出考虑可持续性成本的多属性决策方法.该方法能够解决工程决策中不同属性排序不一致的问题，为不同风险态度的决策者提供综合考虑可持续性的决策指标和排序方法.多属性决策方法设置性能评估、成本分析和效用分析模块，依次分析RC结构在氯盐环境下的长期性能劣化规律、不同维护措施的提升效果与维护时机（包括环氧涂层、双向电迁移、黏贴钢板和黏贴碳纤维增强复合材料（CFRP）措施）、全寿命可持续性成本及其不确定性，进一步通过组合赋权法确定经济、环境和社会成本的权重，计算得到不同设计与维护方案的多属性效用值用于决策.对设计使用寿命为200 a的RC箱梁进行案例分析，结果表明：在初始设计时能够合理提高结构性能、降低失效风险、减少维护次数的长寿命方案具有更好的可持续性，但必须权衡各类成本和性能提升之间的综合效用.     

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.     

基于概率的钢筋混凝土桥梁加固措施影响分析

为了定量模拟加固措施对退化钢筋混凝土桥梁的影响,建立一种基于概率和有限元的不同加固措施对钢筋混凝土桥梁影响的分析方法.根据结构在退化过程中的不同状态将现有加固措施分为四类:延迟开锈、延缓锈蚀、加强性能以及更换结构.延迟开锈用来推迟钢筋的开始锈蚀时刻,延缓锈蚀可以使钢筋在一段时间内停止锈蚀,加强性能可以提高结构的受力性能,更换结构可以使构件或结构恢复初始状态.详细介绍了每种加固措施对结构影响的模拟方法,编写了加固措施影响的分析模块并加入到已有的软件CBDAS中.利用更新的CBDAS、Monte-Carlo模拟、结构失效模型以及体系可靠度计算软件可以求出结构的时变体系可靠度.以一座钢筋混凝土连续梁为对象,利用时变体系可靠度研究不考虑加固和考虑不同加固措施时结构的性能演变规律.结果表明:不同加固措施能延迟结构性能退化,能明显改善结构性能,应根据结构的实际受力状态来选取合适的加固措施.     

桥梁系统可靠性评估方法

为了评估桥梁结构系统的工作状态,在桥梁构件可靠性研究的基础上,提出了一种评估桥梁系统可靠性的新方法。利用Markov过程稳态概率作为评价桥梁结构系统可靠性的指标,建立了Markov过程稳态概率与桥梁构件的可靠性指标之间的关系,推导出了系统可靠性的关联矩阵R。对于实际的桥梁结构,可建立系统状态转移矩阵。当桥梁系统中各个构件的可靠性指标已知时,便可以得到系统可靠性的关联矩阵R。通过求解由R构成的Markov过程稳态概率计算方程,可得到桥梁结构系统各个状态的稳态概率,即为评价桥梁结构系统可靠性指标。分析计算结果证明了该方法的有效性和可行性,研究结果为桥梁结构系统可靠性的评估提供了一定的理论基础和实践方法。     

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.     

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.     

设计基准期内抗震结构维修策略优化

针对抗震结构所处的不同状态,采用有限时期马氏决策理论,探讨了设计基准期内抗震结构维修策略优化问题,建立了设计基准期内使结构期望报酬最大的随机动态规划数学模型,通过对马氏决策逆序定值的求解可以使决策者清楚明了在设计基准期内,每一检测维修阶段的最佳维修策略和总的最大期望报酬,从而为维修决策提供科学依据.对于不同类型的抗震结构,可以编制相应程序进行随机动态规划方法的迭代计算,从而简化计算过程,减少计算工作量.     

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.     

时速350km／h高速铁路斜拉桥计算分析中参考的几个方面探析

大跨度斜拉桥由于具有刚度大、噪声小、成本低、维修养护方便等特点,在高速铁路上得到了一定的应用。目前中国建设的几条客运专线桥梁普遍采用中小跨,但是将来一些特殊地段修建高速铁路时须采用斜拉桥,高速列车对桥梁结构的动力作用远大于普通铁路桥梁,桥梁出现较大的挠度会直接影响桥上轨道的平顺性,造成结构物承受很大的冲击力。在斜拉桥计算分析中应对冲击系数、抗震、抗风、结构计算图式、列车安全性和舒适性等方面引起注意,从而使计算分析的斜拉桥的物理、力学性能及结构可靠度满足高速铁路列车运行安全和乘客舒适的要求。     

在役抗震结构的最小费用维修策略优化方法

为解决在役抗震结构的最佳维修策略问题,采用马尔柯夫过程理论,综合考虑结构的破坏程度、维修费用等因素,以最小维修费用为目标函数建立了抗震结构最佳维修策略的数学模型。将抗震结构所处状态分为5种,相应的维修策略分为“单一状态”、“两种状态”、“三种状态”。根据结构所处的当前状态,分析其状态转移概率矩阵,通过求解抗震结构最小维修费用,进行抗震结构维修策略的优化分析。结果表明,在进行维修决策时,仅仅考虑“单一状态”的维修策略是不合理的,应根据具体情况考虑多种维修策略。