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、破損是個世界性范圍的問題。相對于橋梁維修需求的快速增長，各國橋梁維護資金不足的現象日益突出，維修決策已經成為公路管理部門面臨的一個主要問題。尤其現階段我國正處于經濟發(fā)展的高峰期，道路維護資金在總體上嚴重不足，尋求對有限資金的合理利用是一個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)調橋梁維修中安全性與經濟性的矛盾問題，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，以保證橋梁結構安全

2、、滿足使用功能、有效延長橋梁使用壽命，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研究，主要內容及結論如下:
　　(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，建立了服役橋梁橋面板維修的單目標優(yōu)化模型和多目標優(yōu)化模型，前者的目標是在橋面板平均退化程度約束范圍內尋找最佳維修策略使維修花費的資金最少，后者則要求維修費用和平均退化程度都最小化，維修費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，由于采用了適應值共享技術，進化過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工程需要進行選擇，增加了維修策略的選擇范圍。這種方法既避免了單目標優(yōu)化無法考慮其他影響因素的缺點，又克服了多目標優(yōu)化傳統(tǒng)解法的一些不足，提高了維修決策的科學性、合理性，適于指導橋梁維修工程實踐。NPGA可以同時搜索到多個沿折衷曲線的最優(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敏感性分析確定;
　　(3)提出一種基于交互式多目標遺傳算法的橋面板維修優(yōu)化方法。通過非精確偏好信息引導遺傳搜索，使種群朝著多個目標的最佳綜合性能進化;引入適應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)化過程中懲罰項系數和輸入交互信息間隔的進化代數對結果影響較大，應通過敏感性分析確定合理取值。懲罰項系數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過多將無法引導進化方向，過于頻繁則不但浪費人力資源、增加計算困難，還會加大人為操作出現差錯的概率;
　　(4)進行橋梁加固方案優(yōu)選時，以層次分析法計算各評價指標的主觀權重值，以信息熵法計算客觀權

6、重值，以非線性規(guī)劃法計算組合權重，有效地減少了主觀隨意性，又充分利用了客觀信息，提高了分析結果的魯棒性、決策的科學性和合理性。首次采用簡化的ELECTRE法進行橋梁加固方案優(yōu)選，它可以給出考慮多種因素綜合影響的優(yōu)劣順序，相對于ELECTREⅡ方法，排序過程的繁瑣性降低，因而更適合程序化計算;
　　(5)針對當前橋梁加固方案優(yōu)選中存在的多方法評價結論非一致性問題和理論研究與實際應用脫節(jié)等問題，通過對多種單一綜合評價方法的評價結論進行