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原文传递悬索桥安全风险评估及运营管理决策研究

论文题名：	悬索桥安全风险评估及运营管理决策研究
关键词：	悬索桥;风险评估;运营期安全;性能退化预测;养护管理决策
摘要：	随着我国交通事业快速发展，大型交通基础设施建设进入高峰期，涌现出以悬索桥为代表的一大批世界先进桥梁。由于多数大型桥梁地处交通要道，且结构复杂、构造致密而繁杂，其中蕴含和承载着严峻的运营期风险，如发生安全事故，不仅对民众的生命财产安全构成直接威胁，而且易产生巨大的社会不良影响。因此，加强大型桥梁特别是悬索桥的运营期风险管理研究，准确掌握桥梁结构状态，科学合理开展养护管理，在保证不发生事故前提下有效服务交通发展是十分必要和有意义的。本文以悬索桥为研究对象，通过准确识别运营期的重要风险源，构建风险评估模型、性能退化预测模型，评估悬索桥结构安全风险状态，建立风险预警体系，研究运营期性能退化规律，并进行交通量最优管控及桥梁管理养护决策分析。具体而言，本文的主要工作包括如下四个方面: 　　(1)建立悬索桥运营安全风险评估模型，评估桥梁风险状况。首先，通过梳理悬索桥全生命周期的风险影响因素，识别出桥梁运营安全重要风险源，并研究建立风险评估指标体系。然后，结合专家经验和客观数据等方面因素，计算各指标的集成权重。最后，建立总体评判和专项评估相结合的悬索桥运营期风险评估模型，开展悬索桥状态评估，并结合综合评估等级结果，视情况进行单一风险事件的专项评估，实现对悬索桥多层面的风险分析和判断。　　(2)建立悬索桥运营期性能退化预测模型，分析动态预警方法。首先，研究悬索桥结构监测的多源异构数据获取、处理与融合挖掘方法，验证数据的准确性。其次，基于马尔可夫链预测方法，建立悬索桥性能退化分析模型，模拟各种结构指标退化的渐变状态，预测悬索桥的性能变化和退化情况。最后，通过研究桥梁各因素损伤与结构性能的关系和其他外部影响因素变化，确定动态预警阈值，建立实时有效的多层级预警体系，快速掌握悬索桥运营阶段状态变化。　　(3)建立悬索桥交通量预测模型和交通量管控模型，探索交通量最优调控策略。首先，建立交通量回归预测模型，预测悬索桥的交通量。然后，在海量数据挖掘的基础上，结合前期结构的风险评估结果和交通流量预测，分析交通荷载与桥梁风险指标的相关性。最后，以结构安全、交通量经济收入、环境污染指数及社会路网供给稳定性等作为影响因素，建立最优交通量管控模型，采用优化算法计算出最优交通流量，实现多重目标同时最优。　　(4)建立悬索桥多目标风险养护决策模型，研究养护资金分配新模式。首先，统筹桥梁风险评估、性能退化预测和最优交通管控等要素，构建多风险源的养护资金优化决策模型。其次，研究改进惯性权重和学习因子的粒子群优化算法，计算优先养护管理的风险源。最后，针对不同风险源，给出悬索桥日常维护的管理建议，为悬索桥运营管养提供决策支撑。　　本文以悬索桥复杂结构特性为研究对象，结合一系列的科学技术、方法和理论，准确识别风险源，探索在大数据环境下的桥梁结构安全风险评估和预警管理机制，为悬索桥的风险管控和养护决策提出完整、先进、可靠的方法策略与思路。
作者：	周兵
专业：	管理科学与工程
导师：	王传生
授予学位：	博士
授予学位单位：	首都经济贸易大学
学位年度：	2022