在役钢筋混凝土桥梁维护决策综合问题研究

摘要

桥梁工程在国家基础建设中作用显赫，其安全性能关系着公路的正常使用和安全营运，其重要性得到广大人民群众和国家日益广泛的关注。作为促进国家经济发展动脉的公路，随着交通运输业的飞速提升，公路里程数持续增长，等级也在持续提升，越来越多的低等级公路正在铺设中。随着使用时间的增长，结构出现老化和越来越多的伤害，自然环境的恶化、车辆数量的增加和对桥梁养护维修及加固的不足等很多因素，甚至是在使用过程中内可能发生的地震、飓风、暴雪等多种自然灾害，已建桥梁耐久性和安全性不足的问题已越发明显，造成桥梁整体安全上的隐患，影响到交通运营安全。人们对既有桥梁进行维修加固就愈发关心和重视，甚至是关系国事民生、财产安全的大问题。现阶段，人们看待桥梁工程的态度已经从大范围、大数量的新建向对既有桥梁的维修加固变化。但是维护需要大量的资金投入，各个国家都有些捉襟见肘，因此维护决策就成为了各国都普遍重视的大问题，特别是现在我国正处在经济快速提升的时期，维护资金的投入明显不足，用最合理、科学、经济的维护决策来节省有限的资金是一个不容忽视的热门话题。
　　在此背景下，本文总结了前人在桥梁管理上的研究成果，又进行了深入研究，主要有四个方面:按照一定原则确定桥梁评价指标体系、桥梁评价等级划分，并介绍了最主要的几个指标元素及其对桥梁劣化的影响过程;提出利用灰色关联度改进TOPSIS的方法对桥梁耐久性进行评价，在此过程中采用熵权法确定指标权重，此方法综合考虑了灰色关联度和欧氏距离的双重影响，计算出相对贴近度并将此排序来判断评价对象的优劣，使结果更加直观、简便，通过对工程实例的评价分析和与原有结果的比较，初步验证了利用灰色关联度改进TOPSIS法的合理性、科学性、准确性和可操作性;运用马尔可夫模型对桥梁剩余寿命进行预测，在预测过程中利用经验环境状态转移矩阵改进了原有的基于逆阵的状态转移矩阵，并使非对称贴进度与可靠度形成一对一的函数关系，结合历史评价数据，对桥梁的劣化过程进行预测，最终得出了此桥梁的劣化曲线;对既有钢筋混凝土桥梁维修方案的可靠度和全寿命周期成本进行了计算，并对不同方案的可靠度和成本进行了对比，得出了最合理、经济的维护方案，为后期提出此桥梁的维护决策提供了可靠地参考。

目录

声明

摘要

1．1 引言

1．2 研究的意义

1．3 常用的结构评价方法及国内外研究现状

1．3．1 常用的结构评价方法

1．3．2 国内外研究现状

1．4 常用的寿命预测方法及国内外研究现状

1．4．1 常用的寿命预测方法

1．4．2 国内外研究现状

1．5 研究对象及内容

2．1 指标体系确定原则

2．2 桥梁评价的等级划分

2．3 评价指标体系层次结构

2．4 评价指标介绍

2．4．1 构件截面面积损失率

2．4．2 混凝土强度衰减率

2．4．3 混凝土裂缝

2．4．4 混凝土保护层厚度

2．4．5 钢筋锈蚀电位

2．4．6 混凝土中氯离子含量

2．4．7 碳化深度

2．5 本章小结

3．1．1 TOPSIS发展过程

3．1．2 基本思想

3．1．3 TOPSIS法的特点

3．2 灰色理论介绍

3．2．1 灰色理论的发展过程

3．2．2 灰色理论的原理

3．2．3 灰色理论的特点

3．3 权重确定

3．4 灰色关联改进TOPSIS法桥梁评价模型

3．5 评价实例

3．5．1 工程概况

3．5．2 评价模型计算过程

3．6 本章小结

4 桥梁剩余寿命预测

4．1 剩余寿命预测方法介绍

4．2 马尔科夫模型

4．2．1 马尔可夫过程

4．2．2 转移概率

4．2．3 转移矩阵的求解方法

4．3 马尔科夫劣化模型

4．3．1 结构可靠度

4．3．2 桥梁劣化预测实例

4．4 本章小结

5．1．1 全寿命周期研究现状

5．1．2 全寿命周期经济决策的意义

5．1．3 不同阶段全寿命周期对成本的影响

5．2 混凝土桥梁劣化过程

5．2．1 维修类型

5．2．2 劣化模型

5．3 全寿命费用组成

5．4 维修加固方案计算

5．4．1 维修加固方案

5．4．2 方案可靠度计算

5．4．3 案例成本分析

5．5 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

致谢