基于寿命周期成本理论的水工结构设计与维修计划优化

发布时间：2020-07-11 23:10

【摘要】： 水利工程作为基础产业为国民经济和社会稳定发展发挥着巨大经济和社会效益。为了进一步开发水电能源、实现水资源的合理配置以及完善大江大河防洪减灾体系,我国还需要修建大批水利水电工程。无论是对已建工程的维护管理,还是新建工程均需要庞大的社会资金投入。为了有效地利用和节约社会资金,工程修建及后期维修加固决策阶段的成本分析与优化是十分必要的。本文将寿命周期成本(Life Cycle Cost,简称LCC)理论应用于水利工程设计与维修管理领域,旨在以结构整个寿命周期内的总成本最低为目标,对设计方案和维修计划进行优化。为此,本文主要在以下几个方面进行了研究: (1)工程领域LCC理论的应用及实用分析模型研究。 (2)提出了以结构可靠度为评价准则的水工结构劣化评价指标体系的建立方法,并首次提出将模糊可拓层次分析方法和人工神经网络模型用于水工结构的劣化评价。 (3)结构劣化过程的分析与预测是LCC优化的基础。由于结构所受外界环境、荷载及结构材料本身的不确定性,使得劣化过程具有一定的随机性,因此,本文研究应用Markov过程和蒙特卡罗模拟(MCS)方法对水工混凝土结构劣化进程进行分析和预测。 (4)针对水工结构失效概率较小,采用模拟方法求失效概率计算量巨大的问题,首次提出了应用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)和子集(Subset)理论相结合的水工结构可靠度计算方法。该方法不仅可以模拟任意分布的随机变量,而且通过抽样过程的动态控制,在不降低模拟精度的前提下,可以大大减少随机变量的抽样次数。 (5)建立了基于LCC分析的水工结构设计优化模型,并利用粒子群算法(PSO)对设计方案进行优化。 (6)建立了基于LCC分析的水工结构维修计划优化模型,并针对模型多目标、多约束的特点,首次提出了一种改进的分组非劣排序选择遗传算法(GNSGA-II)。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：F224;F407.91
【图文】：

件的限制很难实际应用。因此，在实际应用中，劣化模型常文献[41]中，桥梁构件的劣化过程被划分为潜伏期、进展期阶段内劣化速率为定值，如图 4-1 所示。水工混凝土构件的劣但处于不同环境的构件，其具体的劣化模型不同。

子集（Subset）法概念图

槽身和纵梁的性能劣化过程

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本文编号：2751058