服役橋梁維修加固決策研究.pdf

1、服役橋梁承載力不足、老化、破損是個(gè)世界性范圍的問(wèn)題。相對(duì)于橋梁維修需求的快速增長(zhǎng)，各國(guó)橋梁維護(hù)資金不足的現(xiàn)象日益突出，維修決策已經(jīng)成為公路管理部門面臨的一個(gè)主要問(wèn)題。尤其現(xiàn)階段我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高峰期，道路維護(hù)資金在總體上嚴(yán)重不足，尋求對(duì)有限資金的合理利用是一個(gè)非常必要和迫切的課題。
　　服役橋梁維修加固決策研究的目的是協(xié)調(diào)橋梁維修中安全性與經(jīng)濟(jì)性的矛盾問(wèn)題，在維修資源十分有限的情況下研究如何獲得最佳維修效果，以保證橋梁結(jié)構(gòu)安全

2、、滿足使用功能、有效延長(zhǎng)橋梁使用壽命，為公路橋梁管理部門提供決策支持和維修加固參考意見。本文基于上述目的開展了相關(guān)研究，主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)以考慮初始狀態(tài)、年退化率以及維修影響的橋面板線性退化模型為基礎(chǔ)，建立了服役橋梁橋面板維修的單目標(biāo)優(yōu)化模型和多目標(biāo)優(yōu)化模型，前者的目標(biāo)是在橋面板平均退化程度約束范圍內(nèi)尋找最佳維修策略使維修花費(fèi)的資金最少，后者則要求維修費(fèi)用和平均退化程度都最小化，維修費(fèi)用最小化采用基本遺傳算法求解;<

3、br>　　(2)提出一種基于小生境Pareto遺傳算法(NPGA)的橋面板維修優(yōu)化方法，由于采用了適應(yīng)值共享技術(shù)，進(jìn)化過(guò)程中始終保持了很好的種群多樣性，能提供一系列可行解供橋梁維修決策者根據(jù)工程需要進(jìn)行選擇，增加了維修策略的選擇范圍。這種方法既避免了單目標(biāo)優(yōu)化無(wú)法考慮其他影響因素的缺點(diǎn)，又克服了多目標(biāo)優(yōu)化傳統(tǒng)解法的一些不足，提高了維修決策的科學(xué)性、合理性，適于指導(dǎo)橋梁維修工程實(shí)踐。NPGA可以同時(shí)搜索到多個(gè)沿折衷曲線的最優(yōu)解，較基本遺傳

4、算法效率更高，其解的均勻性和多樣性好于多目標(biāo)遺傳算法，但選擇規(guī)模和小生境半徑的合理取值需要通過(guò)敏感性分析確定;
　　(3)提出一種基于交互式多目標(biāo)遺傳算法的橋面板維修優(yōu)化方法。通過(guò)非精確偏好信息引導(dǎo)遺傳搜索，使種群朝著多個(gè)目標(biāo)的最佳綜合性能進(jìn)化;引入適應(yīng)值共享方法增加種群的多樣性，最終獲得符合決策者要求的解集。這種方法在有限的橋梁維修資源和良好的維修效果之間進(jìn)行了折衷，不僅獲得一組比較理想的維修方法組合，還可以考慮決策者根據(jù)工程需

5、要確定的的選擇傾向，降低了維修策略的選擇難度，為橋梁管理部門提供有力的決策支持。優(yōu)化過(guò)程中懲罰項(xiàng)系數(shù)和輸入交互信息間隔的進(jìn)化代數(shù)對(duì)結(jié)果影響較大，應(yīng)通過(guò)敏感性分析確定合理取值。懲罰項(xiàng)系數(shù)太大或太小都不能有效地篩選最優(yōu)解;輸入交互信息間隔的代數(shù)過(guò)多將無(wú)法引導(dǎo)進(jìn)化方向，過(guò)于頻繁則不但浪費(fèi)人力資源、增加計(jì)算困難，還會(huì)加大人為操作出現(xiàn)差錯(cuò)的概率;
　　(4)進(jìn)行橋梁加固方案優(yōu)選時(shí)，以層次分析法計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀權(quán)重值，以信息熵法計(jì)算客觀權(quán)

6、重值，以非線性規(guī)劃法計(jì)算組合權(quán)重，有效地減少了主觀隨意性，又充分利用了客觀信息，提高了分析結(jié)果的魯棒性、決策的科學(xué)性和合理性。首次采用簡(jiǎn)化的ELECTRE法進(jìn)行橋梁加固方案優(yōu)選，它可以給出考慮多種因素綜合影響的優(yōu)劣順序，相對(duì)于ELECTREⅡ方法，排序過(guò)程的繁瑣性降低，因而更適合程序化計(jì)算;
　　(5)針對(duì)當(dāng)前橋梁加固方案優(yōu)選中存在的多方法評(píng)價(jià)結(jié)論非一致性問(wèn)題和理論研究與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)多種單一綜合評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)論進(jìn)行