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基于全寿命周期理论的桥面板维护方案优化研究
| 论文题名： | 基于全寿命周期理论的桥面板维护方案优化研究 |
| 关键词： | 混凝土桥面板;车辆荷载;寿命周期成本;桥梁结构优化;遗传算法 |
| 摘要： | 随着交通量、车辆荷载的增加和自然环境的作用，我国近30年来建造的大量公路桥梁中，许多桥梁都有了不同程度的老化，需要维修改造的桥梁越来越多。但是，国家的财力是有限的，因此需要合理地分配使用这些资金，在合适的时间采取合适的方案，从而达到最节约成本的目的。一直以来，国内国外对于桥梁结构的方案优化及其方案对应的维修经济分析进行了大量的研究，获得了一定的成果，但由于这是一个涉及桥梁工程、经济学、计算机分析技术以及优化分析技术等多个领域，相互交叉联系的知识系统，因此目前对桥梁结构的维护方案优化研究尚处于基础性的探索阶段。在此背景下，本文使用寿命周期成本分析理论，在对桥面板的劣化模型提出非线性劣化先劣化延迟再非线性改善的劣化模型的基础上，引入对桥面板的维修方案进行优化研究，主要内容如下: (1)对遗传算法的基本理论和方法进行了总结，对比了几种不同的选择、交叉和变异操作的具体形式，分析了遗传算法与其他搜索技术的关系，指出了遗传算法在求解最优化问题方面的优势。 (2)研究尝试在桥梁工程上应用工程结构可靠性理论以及寿命周期成本分析理论。 (3)研究工程结构在不同维修状态下的劣化模型，并分别讨论了直线型与曲线型劣化模型的优缺点。通过分析现有的劣化模型并验算实际的工程案例，在此基础上提出了非线性劣化先劣化延迟再非线性改善的劣化模型（认为重大维修后可靠度指标在一定时间内近似保持不变），并运用马尔科夫理论证明了非线性劣化先劣化延迟再非线性改善的劣化模型比直线型和直线曲线型模型更符合实际情况。 (4)基于寿命周期成本理论和遗传算法，设计了一种适合求解维修方案优化问题的算法。从“只维修”、“只加固”和“加固维修同时考虑”三种模式进行优化求解，并分别从控制寿命计算最优成本及控制成本计算最优寿命两个方面进行了计算，得出了一些有益的结论。通过实例验证了此方法的合理性和高效性。 |
| 作者： | 刘兴旺 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 何洪明;赵胜利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北农业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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