工程結(jié)構(gòu)全壽命周期設(shè)計(jì)理論的核心指標(biāo)研究.pdf

1、工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的投資一般較高，資源消耗相對(duì)較大，為了完善可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，提高工程結(jié)構(gòu)建設(shè)項(xiàng)目投資的經(jīng)濟(jì)回報(bào)率，有效地節(jié)約資源，盡量規(guī)避及減少各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)，有目的地避免短期行為，轉(zhuǎn)而獲取長(zhǎng)遠(yuǎn)的利益，亟需在工程技術(shù)領(lǐng)域從工程結(jié)構(gòu)的整體出發(fā)，立足全局性的理念，加強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)的全壽命周期理論及應(yīng)用研究。因此，本文以保證工程結(jié)構(gòu)的安全可靠、耐久適用及經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的有機(jī)統(tǒng)一為目的，建立了工程結(jié)構(gòu)的全壽命周期研究基礎(chǔ)框架，提出了基于核心指標(biāo)的分析方法及其間的關(guān)

2、系優(yōu)化，研究了工程結(jié)構(gòu)全壽命的設(shè)計(jì)及管理決策基礎(chǔ)優(yōu)化，形成了基于核心指標(biāo)的工程結(jié)構(gòu)全壽命周期研究。具體內(nèi)容如下：
　　 1)從工程結(jié)構(gòu)的方案選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、老化及廢除等的整個(gè)時(shí)間歷程上定義了工程結(jié)構(gòu)的全壽命概念，分析了各階段的結(jié)構(gòu)全壽命成本特點(diǎn)，從時(shí)間、概率及經(jīng)濟(jì)上提出了工程結(jié)構(gòu)全壽命周期研究的內(nèi)涵。
　　 2)依據(jù)從“目標(biāo)—內(nèi)容—方法”的基本研究思想，構(gòu)建了工程結(jié)構(gòu)全壽命周期研究的基礎(chǔ)框架：建立了以質(zhì)量可靠

3、、時(shí)間優(yōu)化及經(jīng)濟(jì)優(yōu)化組成的核心目標(biāo)為主，并考慮結(jié)構(gòu)和諧、環(huán)保節(jié)能及可持續(xù)等主題的綠色目標(biāo)的工程結(jié)構(gòu)全壽命周期研究目標(biāo)體系，并以核心目標(biāo)為指導(dǎo)，確定了以結(jié)構(gòu)的使用壽命時(shí)間指標(biāo)、全壽命可靠性能指標(biāo)及全壽命成本指標(biāo)等三大核心指標(biāo)為基礎(chǔ)的工程結(jié)構(gòu)全壽命周期研究基本內(nèi)容。
　　 3)使用壽命指標(biāo)是工程結(jié)構(gòu)全壽命周期研究最主要的時(shí)間指標(biāo)，起到了全局性的指導(dǎo)作用。分析了工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用壽命的確定依據(jù)，并根據(jù)使用壽命的判別準(zhǔn)則，建立了結(jié)構(gòu)基于不

4、同極限標(biāo)準(zhǔn)的剩余使用壽命概率預(yù)測(cè)模型。
　　 4)全壽命可靠性能指標(biāo)是工程結(jié)構(gòu)全壽命周期研究核心指標(biāo)中的基礎(chǔ)指標(biāo)。通過(guò)結(jié)構(gòu)可靠性的基本分析，依據(jù)作用效應(yīng)及結(jié)構(gòu)抗力的時(shí)變理論模型，并運(yùn)用貝葉斯信息更新理論分析了使用荷載及實(shí)測(cè)信息對(duì)結(jié)構(gòu)抗力的影響，以此建立了結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)可靠度的分析模型，并定義了工程結(jié)構(gòu)全壽命周期不同階段的可靠度分析模型；通過(guò)結(jié)構(gòu)的耐久性能指標(biāo)闡述了結(jié)構(gòu)性能等級(jí)的模糊劃分方法及多級(jí)模糊綜合評(píng)定方法，并建立了基于概率路徑的

5、結(jié)構(gòu)耐久性能參數(shù)預(yù)測(cè)方法及馬爾科夫鏈的結(jié)構(gòu)耐久性能離散性預(yù)測(cè)方法。
　　 5)全壽命經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是工程結(jié)構(gòu)全壽命周期研究核心指標(biāo)中的決策指標(biāo)。研究并建議了工程結(jié)構(gòu)各項(xiàng)主要成本，即初建成本、檢測(cè)成本、維護(hù)維修成本、失效成本(包括了直接成本、間接成本及功能性成本)、項(xiàng)目殘值及效益等的預(yù)測(cè)模型，在此基礎(chǔ)上根據(jù)結(jié)構(gòu)的全壽命可靠性能變化，運(yùn)用理論分析方法及事件樹(shù)預(yù)測(cè)方法建立了工程結(jié)構(gòu)全壽命成本的預(yù)測(cè)分析模型。
　　 6)在設(shè)計(jì)使用壽命

6、確定的情況下，基于結(jié)構(gòu)的性能因素及經(jīng)濟(jì)因素，建立了結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠指標(biāo)的優(yōu)化方法，并依據(jù)結(jié)構(gòu)全壽命成本的預(yù)測(cè)及比較，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)初始耐久性設(shè)計(jì)水平的選取方法；為提高結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)的魯棒性，建立了基于結(jié)構(gòu)目標(biāo)性能及成本的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要參數(shù)控制及管理方法。
　　 7)依托具體大型跨海橋梁的研究提出了其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)的全壽命設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠指標(biāo)，并通過(guò)不同荷載引起的鋼筋拉應(yīng)力對(duì)混凝土裂縫寬度的貢獻(xiàn)率不同建立了基于控制應(yīng)力的