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基于概率的钢筋混凝土桥梁最优维修方案研究
| 论文题名： | 基于概率的钢筋混凝土桥梁最优维修方案研究 |
| 关键词： | 钢混桥梁;桥梁养护;维修计划;可靠度分析 |
| 摘要： | 伴随着社会的进步，中国的桥梁事业也日新月异，而相对桥梁的安全性问题也逐渐成为了人们关注的焦点，越来越多的桥梁专业人士参与到桥梁运营阶段的维修加固研究中。实际的桥梁结构受到外界和自身的各种不确定因素的影响，例如变异性和随机性等等，这使得对于实际桥梁工程的研究变得更加复杂。由于传统的纯确定性的分析方法不能考虑实际参数的不确定性，使得计算结果偏离了实际结果，本文将结构可靠度理论、全寿命成本分析法与维修策略结合起来，提出了基于概率的钢筋混凝土桥梁的维修优化策略框架。本文分别通过最优年均费用和双目标遗传学算法对构件和系统进行了优化分析，对双目标优化问题讨论了不同目标函数下的优化，并通过一座实际的简支梁桥进行了桥面板，T梁以及桥梁系统基于双目标遗传算法的优化。 本研究主要内容包括：①阐述国内外的研究现状，提出本文的研究方向和内容，分析了构件和系统基于概率的可靠度，并运用MATLAB软件结合蒙特卡洛法计算了混凝土构件以及系统基于概率的可靠度与失效概率，讨论了不同必要性极限状态对维修的影响。②分析了桥梁在运营期的全寿命周期成本，将桥梁维修分为了预防性维修和必要性维修，其中预防性维修包括基于使用维修和基于状况维修，比较了不同维修的优缺点以及适用情况，通过对事件树的分析，建立了桥梁维修的事件树模型。③分析了基于最优年均费用优化，简化了计算公式，讨论了不同参数对基于最优年均费用优化的影响。④根据预期年失效概率的概念提出了基于预期总风险优化的概念，建立了预期总风险的计算公式，并运用MATLAB的优化工具箱中的gamultiobj函数分别对构件和系统进行了不同目标函数下的双目标遗传算法优化，并进行了对比分析。⑤将三个构件组成了五个不同的系统，分析对比了在双目标遗传算法优化下不同系统的最优解之间的关系。⑥介绍了由单一构件失效所引起的间接风险和直接风险，通过风险事件树模型推算了间接风险和直接风险的计算公式，计算分析了仅由单一构件失效下不同构件在同一系统下的间接风险，以及在不同系统下同一构件的间接风险。⑦以濆江桥为实际工程案例，在考虑了实际情况中不确定因素的情况下，对该桥的桥面板，T梁，以及桥梁系统的可靠度及失效概率进行了计算，并分别将不同目标函数下的双目标遗传算法优化应用到该桥上，在最优解中选取了4个满意解进行了分析。 |
| 作者： | 李沙 |
| 专业： | 土木工程；结构工程 |
| 导师： | 曾勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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