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桥梁生命周期成本优化研究

作　者: 张皓天
导　师: 孙景江
学　校: 中国地震局工程力学研究所
专　业: 固体力学
关键词: 桥梁养护无损检测生命周期成本分析
分类号: U445.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

桥梁系统对国民经济的发展，以及人民群众的生活都有重要意义。而随着城市化进程的不断加快，对道路交通需求的不断增大，交通运输量、车辆载重等也在不断增加，对交通系统，尤其是桥梁提出了更严峻的挑战。除此之外，桥梁系统还面临着老龄化的巨大压力，如何保障既有桥梁的安全性与可靠度，同时为未来新建桥梁提供可靠的成本分析，是本文关注的主要问题。本文的主要工作包括：1.介绍了桥梁病害的常见成因，并分析、比较了现阶段常用的无损检测方法。通过对比，分析了各种方法的优缺点及适用范围。并以此为基础，依据其使用对象，以桥面系、上部结构、下部结构进行分类，总结了现阶段常用的修复、养护、加固措施，并对其进行了比较。2.依据美国北卡罗来纳州交通部提供的数据，结合专家组对各桥梁构件退化率、养护措施成本等数据的评估，对桥梁构件正常服务状态下的修复、养护介入等级进行了优化分析。结果表明，在充裕预算的条件下，桥梁各部件的修复、养护介入等级都应保持在较高等级。因此，在经济条件允许的情况下，应提高检测频率，并实行预防性养护措施是最为经济、有效的养护方案。3.在以上结果的基础上，依据Martin Dyer提出的对偶单纯型的改进线性规划算法，对在有限预算下的修复、养护介入等级进行了优化。结果表明，当预算有限时，应对收益成本比率较高的构件投入更多的重视。从而最大限度的发挥有限预算的作用，保证桥梁整体的安全性与可靠度。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-10
第一章绪论  10-20
  1.1 引言  10-11
  1.2 基础设施资产管理  11-12
    1.2.1 基础设施资产管理的定义  11
    1.2.2 基础设施资产管理的特点与组成  11-12
    1.2.3 基础设施资产管理的意义  12
  1.3 桥梁管理系统  12-13
    1.3.1 国外研究概况  12-13
    1.3.2 国内研究概况  13
  1.4 生命周期成本分析  13-18
    1.4.1 生命周期成本定义  13-14
    1.4.2 几个基本概念  14-17
    1.4.3 基本分析过程  17-18
  1.5 章节安排  18-20
第二章桥梁无损检测  20-32
  2.1 引言  20-21
  2.2 问题的介绍  21-24
    2.2.1 钢筋锈蚀  21-23
    2.2.2 混凝土开裂  23-24
    2.2.3 混凝土层状剥落  24
  2.3 常用的无损检测方法  24-31
    2.3.1 观察法  24-25
    2.3.2 链条拖拽测试  25
    2.3.3 探地雷达  25-27
    2.3.4 红外热像仪检测  27-28
    2.3.5 冲击回波法  28
    2.3.6 半电池电位测试  28-29
    2.3.7 回弹仪  29-30
    2.3.8 氯离子浓度测试  30
    2.3.9 电连续性测试  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章桥梁养护、加固方法  32-42
  3.1 引言  32
  3.2 桥面系  32-34
    3.2.1 混凝土密封固化剂  32-33
    3.2.2 薄层罩面  33-34
    3.2.3 填补、挖补  34
  3.3 上部结构  34-39
    3.3.1 牺牲阳极阴极保护法  35
    3.3.2 电化学驱氯和再碱化  35
    3.3.3 结构加固  35-39
  3.4 下部结构  39-41
  3.5 本章小结  41-42
第四章桥梁生命周期成本分析应用  42-50
  4.1 分析过程  42-48
    4.1.1 定义桥梁构件  42
    4.1.2 定义缺损（服务）状态  42-43
    4.1.3 定义养护措施  43-45
    4.1.4 计算效益成本比率  45-46
    4.1.5 最优养护、修复介入等级  46
    4.1.6 不同养护、修复介入等级的养护成本计算  46-47
    4.1.7 在有限预算下进行养护、修复介入等级选择  47-48
  4.2 优化算法选取  48-49
  4.3 本章小结  49-50
第五章优化模型算例  50-66
  5.1 信息输入  50-59
    5.1.1 结构构件定义与分类  50-51
    5.1.2 构件缺损状态汇总  51-52
    5.1.3 利率  52-53
    5.1.4 退化率  53
    5.1.5 单位养护/更换费用  53-59
  5.2 结果分析  59-66
    5.2.1 基于构件的服务状态优化  59-60
    5.2.2 最优修复、养护介入等级  60-62
    5.2.3 有限预算下进行修复、养护介入等级选择  62-66
第六章结论与展望  66-68
  6.1 本文主要工作总结  66-67
  6.2 进一步工作展望  67-68
参考文献  68-70
致谢  70-71
作者简介  71
攻读硕士学位期间发表的论文  71

桥梁生命周期成本优化研究

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