基于风险决策的桥梁维护全寿命分析模型和算法研究

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1、分类号：U442密级：UDC：624编号：201321605006河北工业大学硕士学位论文基于风险决策的桥梁维护全寿命分析模型和算法研究论文作者：赵天琦学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：桥梁与隧道工程指导教师：黄海新职称：副教授IDissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofBridgeandTunnelEngineeringMODELINGANDALGORITHMOFRISK-BASEDMAINTENANCEAN

2、DLIFE-CYCLECOSTINBRIDGEbyZhaoTianqiSupervisor:Prof.HuangHaixinMay2016III原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权

3、的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：V摘要随着我国交通运输事业的持续发展,桥梁建设的规模越来越大。但不容忽视的问题是，随着桥梁服役时间的推移及管理维护的不到位，大量桥梁性能劣化，

4、甚至危及结构的使用安全，亟待维护。但存在的问题是，一方面针对各自的劣化状态均有多种维护策略可供选择，同时每一种维护策略对结构后期的性能势必会产生不同的影响，因此任何单一时间点的维护策略不应孤立考虑，而应在结构整个寿命周期内进行统筹。另一方面，任何一种维护策略均会产生不同的成本，决策不当会导致巨大的资金损失。同时，维护方式是建立在结构状态评估基础上的，而确定结构状态所依据的检测信息往往是不全面且存在一定的不确定性,这就给维护决策带来了一定的风险。鉴于此，本文针对钢桁架索托桥，首先基于可靠性理论对结构的可靠度进行评估

5、，继而利用马尔科夫决策过程（MarkovDecisionProgress）构建了桥梁的全寿命维护过程模型。其中，结构的劣化主要考虑了疲劳和腐蚀两种因素，利用了模糊评价和逆矩阵给出了结构状态转移矩阵。最后，对枚举法、线性算法和策略改进算法的实用性进行了分析比较。结果发现，虽然枚举法得到的结果相对比较准确，线性算法模型构建速度较快，但却分别有计算复杂、计算量庞大和计算过程中主观性较强的弊端。而策略改进算法则在计算上得到了简化并且计算过程逻辑性强，适合实际工程中桥梁维护策略的搜索。关键词：风险决策；马尔科夫决策过程；全

6、寿命维护；VIIABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofChina'stransportation,thesizeofthebridgeconstructiongetsarealbigincrease.However,whatshouldbetakenseriouslyisthatthelackofmanagementandmaintenanceofbridge,whichleadtoalargenumberofbridgeperformancedegradation.Andt

7、hiswillevenendangerthesafetyoftheuseofstructuresovertime.Nowthereisaproblemthateverydeterioratedstatesofthebridgehaveacertainmaintenancestrategietobechosen,andeachofthemaintenancepolicyisboundtohavedifferenteffectsontheperformanceofthestructure.Therefore,anys

8、inglemaintenancestrategyshouldnotbeconsideredinisolation,butshouldbeintegratedwithintheentirelifecycleofthestructure.Ontheotherhand,anykindofmaintenancestrategywillleadtoadifferentcost,so