大型渡槽劣化模糊预测及维修计划鲁棒优化

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1、万方数据分类号：型互窆墨：2密级：公珏单位代码：!QQ墨鱼学号：2Q!!!互Q大型渡槽劣化模糊预测及维修计划鲁棒优化DegradationfIuzzypredictionandrobustoplcimizationmamenanceplanoflargeaqueduct学位申请人：王鑫指导教师：郄志红教授学科专业：水工结构工程学位类别：工学硕士授予单位：河北农业大学答辩日期：二O一四年五月三十日万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加

2、以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑宴垦盛些盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：互盘签字日期：劢忤年』月幻日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塑兰堡盔些盘堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权塑兰垦盔些盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索：可以采用影印

3、、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：彳．、d_■_一签字日期：’劢许年j月幻日学位论文作者毕业后去向：工作单位：1通讯地址：刷磁轹耩签字日期：州P年厂月歹。日电话：邮编：万方数据摘要渡槽作为重要的渠系建筑物，历史悠久，应用广泛。在南水北调大型水利工程中又焕发出新的生机，一批大型甚至世界级特大型渡槽被修建。无论已建渡槽，还是新建渡槽，在工程运行中，不可避免的会出现性能的不断劣化。如何保证渡槽高效、安全运行，降低寿命周期维修成本，成为了当今水利人应该考

4、虑的重要问题。渡槽运行工况复杂，影响渡槽劣化因素中既有确定性因素，又有不确定性因素，很难精确描述。渡槽劣化速度评价，也很难精确划分劣化速度等级。渡槽劣化预测的输入是模糊的，输出也是模糊的，因此渡槽劣化预测应用模糊预测。本文首先分析总结渡槽劣化的主要影响因素，包括：先天条件、外界环境、运行环境等三个一级指标，以及设计、施工、冻融、湿度、酸性．碱性、维护管理、运行荷载等八个二级指标。选取二级指标作为预测因子，根据各因子的特性，将各因子划分为不同的等级。根据模糊数学的基本原理，运用专家经验的方法确定对不同劣化速度的

5、隶属度，作为预测的输出。鉴于人工神经网络具有高度的非线性、良好的容错性和计算的非精确性，故基于该模型建立了渡槽劣化预测模型。模型的输入为各劣化影响因素的等级，输出为对各劣化速度的隶属度。根据最大隶属度原则，可以预测出渡槽的劣化速度等级。实例分析表明，本方法预测精度较高，允许1个等级误差时，拟合准确率为100％，预测准确率为100％；不允许等级误差时，拟合准确率为86％，预测准确率为50％，取得了比较好的预测效果。为延长建筑物的使用寿命，提高其寿命周期内的使用性能，避免重大工程事故发生，需要不断地进行维护管理和

6、维修加固。国内外的工程管理实践表明，建筑物维护管理费用往往超过其初建费用，工程的维护管理需要大量的资金投入。科学地制定维护管理计划，对于保证建筑物群体的安全及使用性能，合理使用和节约维修资金具有重要意义。本文以渡槽剩余寿命周期维护管理成本最低为目标函数，建立了维修计划优化模型。本文采用病毒进化遗传算法对优化模型求解，并对算法作出了改进。病毒进化遗传算法在染色体评价时只评价个体的要求性能，而未考虑遗传个体的鲁棒性，使得进化结果失去了鲁棒性。本文对每个染色体在评价时引入年龄的概念，即认为个体年龄越高，其适应性越强

7、，作为最优解的鲁棒性越好。运用改进病毒进化遗传算法对渡槽维修计划优化模型进行求解，优化结果寿命周期成本较小，使用年限和使用性能能够满足渡槽使用要求。为验证改进病毒进化遗传算法(简称AVEGA)求解效果，本文优化算法与以下优化算法进行了比较：一般遗传算法(简称SGA)、具有年龄结构的遗传算法(简称AGA)、病毒进化遗传算法(简称VEGA)。实例计算结果表明：改进病毒进化遗传算法具有可行性、经济性、高效性和鲁棒性，取得了比较好的优化效果。关键词：渡槽；不确定性；模糊预测；人工神经网络；维修计划优化；寿命周期成本；

8、病毒进化遗传算法；鲁棒性。万方数据DegradationfI您zypredictiOnandrobustoptinlizationmaintenanceplanoflargeaqueductAutllor：Wr柚gXinSupervisor：QieZhihongM旬0r：Hydraulics仇lcn玳锄西neeringAbstractAsaJllmportaIltcaIlaLlsySt眦buildi