基于gamma过程的桥梁检测维护策略优化研究

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1、万方数据硕士学位论文1绪论1．1课题的研究背景及意义随着我国经济的不断发展和人民生活水平的日益提高，区域间的人员流动越来越频繁，货物运输需求也在不断增加。为了缓解目前运力不足与运输需求之间的矛盾，国家已经修建了大量的公路铁路，与此同时，大量交通基础设施也正处于建设或者规划之中。桥梁(包括铁路桥梁与公路桥梁)作为交通网络中的重要节点，其建设规模也在不断加大：截至2012年底，全国公路桥梁达71．34万座、里程3662．78万米，桥梁数量以及里程数分别比上年末增加3．5％和9．4％Ill；目前正在建设和即将开工建设的客运专线规模达到9700公里，桥梁比重接近50％。目

2、前桥梁工程的研究重点在于优化桥梁的设计，即追求更为完善桥梁的设计理论与设计方法，以使桥梁的初始建设成本最小。其弊端是忽视了桥梁使用性能不断退化而产生的经济成本，对于既有桥梁的检测维护也没有足够的认识12J。桥梁在环境以及荷载作用下，其使用性能处于不断退化过程中，需要进行维护和管养以保证结构安全和正常的交通通行。然而，相对于桥梁使用性能在车辆荷载以及环境作用下的自然退化，运营期内由于缺少科学、系统的养护、维护，导致桥梁的病害、缺损以及老化桥梁的数量也在加速增长。事实上，由于我国经济的快速发展，桥梁交通量以及车辆荷载相比原设计规范明显增长，桥梁的自然老化速率比预计要快

3、，有的桥梁在建成通车十几年、二十几年之后便需要进行大修，远低于其设计使用寿命。根据世界发达国家基础设施建设的发展规律，一个国家的基础设施建设在经历大规模建设阶段之后，会进入新建与维护改造并重阶段并逐渐过渡到维护改造阶段。因而，我国桥梁的检测与维护任务将会日益艰巨ljJ。我国目前正处于交通基础设施建设的高速发展阶段，新建道路、桥梁等基础设施的投资占据了大部分的建设资金。在这个背景下，投入到已有桥梁检测维护方面的资金远远不能满足实际需求，导致这些桥梁无法进行及时和完善的维护、加固、修复，为桥梁安全运营埋下隐患。同时，由于影响桥梁使用性能的因素众多，桥梁使用性能退化过程

4、复杂、多变。桥梁养护管理部门在制定检测维护计划时往往不能准确预测桥梁的实际状况，进而也不能采取有针对性的维护措施。其后果是实际维护不能有效的遏制桥梁使用性能的退化趋势，或者实际采取的维护措施超过了当前桥梁状况所需要的维护。前者为桥梁的安全运万方数据硕士学位论文1绪论营埋下隐患，导致更大的后续经济损失，而后者则直接造成资源浪费。基于以上原因，如何分配使用有限的资金并把它们利用到最需要的地方，在恰当的时间对桥梁进行检测维护，从而使维护成本最低、维护效果最好，保证公路交通畅通和桥梁安全，是我国桥梁工程界亟待解决的重要问题。1．2桥梁检测维护策略优化概述桥梁的检测维护策略

5、优化是指每隔一定的分析期或在一定的时间期限内选择最佳检测维护时间和最优维护措施，即等时间问隔检测维护策略优化和不等时间间隔检测维护策略优化。进行检测维护策略优化时需要统筹兼顾，综合考虑各种影响优化目标函数的因素，例如：桥梁使用性能劣化、桥梁使用性能状态评估、检测以及维护成本(包含直接成本、间接成本)。根据检测维护策略优化目标函数的数目，可以将检测维护策略优化分为单目标优化和多目标优化。1．2．1桥梁检测维护优化基本概念1．检测桥梁的状态评估以及维护是建立在对桥梁的全面检测的基础上的。不同的国家对于桥梁检测有不同的分类：国外的桥梁检测通常分为新桥首次检测、定期检测、

6、深度检测以及特殊检测；根据交通部颁发的《公路桥涵养护规范》(JTGH11-2004)规定，我国的桥梁检测分为经常检查、定期检查以及特殊检查三类。不同的检测分类都将定期检查以及不定期检查结合在一起以保证管理部门能了解桥梁真实使用性能，从而采取相应的维护措施。2．维护根据具体的桥梁维护措施对桥梁使用性能的影响，桥梁维护措施可以分为预防性维护措施以及重大维护措施。预防性维护措施旨在减缓桥梁使用性能的退化速度，防止结构破坏引起重大损失：重大维护则是为了保证桥梁的安全性能而采取的维修，换言之，若不采取维护措施，桥梁就会处于不安全状态。3．桥梁失效与失效标准结构工程的失效可以

7、分为结构失效与条件失效两种类型。结构失效表示结构已经无法继续使用，条件失效则表示结构的使用性能退化到预先设定的失效标准。通常，条件失效也可以理解为结构不能满足最基本的功能要求。由于结构失效会造成严重的经济与社会损失，因而结构的失效通常不是源于结构失效而大多是由于条件失效。4．检测维护对结构使用寿命的影响万方数据硕士学位论文1绪论桥梁结构在经过检测、维护之后，使用性能的退化进程被延缓或者暂时终止，其达到使用标准限值的时间也会随之推迟。检测维护之后结构使用性能的退化过程通常认为是重复维护之前的退化。在进行桥梁检测维护策略优化时，结构使用寿命的延长会对检测维护效益以及成

8、本产生影响