基于LCA和LCC的桥梁全生命周期维护决策优化

为研究考虑生命周期环境和生命周期成本因素影响下的桥梁全生命周期最优维护策略,以预防性维护和实质性维护作为基本维护方式,以桥梁可靠度、生命周期环境和生命周期成本为目标函数,建立了桥梁全生命周期维护决策的多目标优化模型。推导了桥梁时变可靠度、生命周期环境和生命周期成本指标的量化方式,确定了基于遗传算法的桥梁生命周期维护决策优化问题的计算流程。以某预应力混凝土连续T形梁桥为算例,分析了该桥的最优维护策略集。研究表明：实施预防性维护可以有效提高桥梁的可靠性概率并减少实质性维护的次数,同时能够降低生命周期成本和环境影响;实施预防性维护可以较好地延长首次实施实质性维护的时间,并能延缓可靠度指标的降低。     

黑河-黑龙江界河桥工程环境影响成本分析计算

将生命周期评价理论与成本分析理论结合起来,综合考量环境和经济2个属性,对桥梁工程进行了生命周期的整体分析与评价,以弥补现有评价指标体系的不足.理论研究表明:影响桥梁工程生命周期的主要因素有:资源消耗、大气水污染、噪音污染和固体废弃物污染;针对桥梁生命周期的分析研究以4个阶段划分为最优;采用环境影响因素单独定量的分析方法,进一步形成影响桥梁工程生命周期环境影响成本的模型,理论效果最佳.工程实例表明:影响桥梁生命周期的主要因素中,资源消耗因素影响效果显著;在桥梁生命周期4个阶段中,原材料生产与加工阶段影响效果显著,造成的环境影响成本占比高达62%.     

桥梁BIM技术分析及展望

建筑信息模型(BIM)是工程建设领域的第二次信息化技术革命。在过去一段时间,BIM主要用于房建和机械制造领域,随着经济高速发展和交通量日益增加,大跨径、高难度、多功能的特大型桥梁建设越来越多,对桥梁设计及施工的要求也越来越高。针对桥梁,常规的设计、施工、管理及存储方式已无法满足桥梁全生命周期内各个阶段的协作性要求。因此,将BIM技术应用于桥梁全生命周期,实现多维化操控管理,显得极为重要。现通过对BIM的概念理解,总结国内外BIM发展状况,基于建筑全生命周期内各阶段所采用的BIM软件,对桥梁BIM设计做了简述及分析。     

我国桥梁保险发展中的问题与研究

保险是一种分散风险分摊损失进行经济补偿的商业活动。桥梁工程在其生命周期的各个阶段都面临着不同的风险，转嫁风险的最佳方式就是通过保险。国内有关桥梁保险的研究还处在初级阶级。本对有关桥梁方面的保险进行了初步的分析和研究。     

基于LCA和时变可靠度分析的桥梁维护策略优化

为研究桥梁在生命周期过程中维护对安全性的提升,及桥梁维护过程所带来的环境影响,基于不确定性的思想,将失效概率作为结构安全性的表征指标,分析了桥梁结构有无维护和进行预防性维护、实质性维护的时变可靠度变化;基于考虑终点破坏模型的生态指标法,做出了桥梁的生命周期环境影响评价(Life cycle assessment,LCA);采用帕累托优化方法进行了失效概率与生命周期环境影响值双目标下的桥梁维护策略优化。运用该方法分析了某钢筋混凝土桥梁在有预防性维护和没有预防性维护情景下,以及预防性维护首次实施时间与实施周期的不同所引起的生命周期累积失效概率和环境影响的变化,并对其维护策略进行了优化分析。结论表明合理安排多次预防性维护能够有效延迟实质性维护的发生时间并降低生命周期环境影响,可以根据对结构安全储备要求和环境影响要求选择桥梁最优维护策略。     

混凝土桥梁全寿命设计方法和例证

针对传统桥梁设计方法存在后期维护成本过高、维修资源分配不合理和服役期性能缺乏预见性等不足,提出基于寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法.建立混凝土桥梁全寿命成本模型作为优化目标函数,并将截面尺寸、混凝土强度和服役期维修时机处理作为设计变量,从结构应力、几何参数和材料参数出发构造约束条件,构建了服役期劣化桥梁性能与维护对策的关系模型,从而验证混凝土桥梁全寿命设计方法优化模型和设计流程.研究结果表明:基于全寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法合理,能够在设计阶段考虑服役期性能、维护方案及维修成本,平衡初始造价和后期维护成本.     

基于动载试验的变截面桥梁静载试验结果预测方法研究

为了解决既有桥梁荷载试验成本高、对交通影响大以及容易对桥梁结构造成损伤等诸多问题,提出基于廉价安全的动载试验数据,利用响应面方法对既有桥梁的实际刚度进行智能分析预测,从而达到高精度预测既有桥梁静载试验结果的目的。为实现上述目标,选取典型连续变截面刚构桥作为研究对象,尝试将桥梁主梁变截面参数化,对桥梁关键设计参数进行敏感性分析,并且建立Kriging响应面模型,实现对有限元模型的高精度修正。研究结果表明:基于Kriging模型的有限元模型修正方法能够利用桥梁动载测试结果对初始设计参数进行修正,并进一步预测静载试验结果;该方法成本低廉,对交通影响小且安全性高,这将节省大量的桥梁静载试验费用,同时能够对桥梁的静力行为进行全方面有效的分析和预测。研究结果可为既有桥梁工程的管养维护决策提供新的思路。     

融合BIM与影像建模技术的桥梁检测方法及其应用研究

针对目前常用高速公路桥梁检测方法信息零散化、覆盖不全、可追溯性差、准确性不高的问题,提出了一种融合BIM与影像建模技术的桥梁检测新方法。在研究高速公路桥梁运维管养BIM模型特点、分类和编码规则基础之上,尝试建立了桥梁运维管养BIM模型数据库;为丰富BIM模型中的病害信息,采用影像建模技术,实现了既有桥梁的运维信息模型的快速重构和基于该模型的桥梁病害快速识别、测量与外观病害信息入库,为将BIM与影像建模技术有机融合作为一种新的技术手段高效应用于高速公路桥梁维护和检测中提供了参考与建议。     

既有桥梁对新建斜拉桥主梁气动干扰效应的试验研究

为研究既有桥梁对新建斜拉桥主梁的气动干扰效应,以京珠高速改扩建汉江特大桥为背景,进行节段模型测力风洞试验。按1∶50缩尺比制作主梁节段缩尺模型,研究既有桥梁与新建斜拉桥相对位置关系、桥梁间距及风攻角对新建斜拉桥主梁三分力系数的影响。结果表明：既有桥梁对新建桥梁具有明显的气动干扰效应。既有桥梁在上游时,存在明显的遮挡效应,新建桥梁阻力系数整体显著减小;既有桥梁在下游时,新建桥梁阻力系数在正攻角范围内显著减小。升力系数受既有桥梁影响,绝对值整体减小,正攻角时既有桥梁在下游减小更显著。在正攻角范围内,既有桥梁在上游时新建桥梁升力矩系数增大,在下游时则整体减小;在负攻角范围内反之。桥梁间距对阻力系数气动干扰效应的影响突出,间距越大既有桥梁对新建桥梁阻力系数的气动干扰效应相对越小,对升力系数和升力矩系数气动干扰效应的影响较小。     

基于模糊层次分析法的服役桥梁维修方案评价

结合佛开(佛山—开平)高速公路服役桥梁耐久性维修工程的实际状况,从施工期间的经济性、施工难易程度、交通影响、环境影响和运营期间的安全适应性、养护工程量、耐久性、结构美观性方面构建评价体系,运用层次分析法计算指标权重,在此基础上建立模糊综合评价模型,通过定量与定性分析,对该高速公路既有桥梁维修方案进行比较,优选出最佳加固...     

基于加固寿命周期成本最小的桥梁维修决策

提出了桥梁维修加固应该像新建桥一样进行寿命周期成本分析,同时提出了加固桥梁的加固寿命周期成本的概念,为加固决策提供了一种决策方法。应用年值成本概念对寿命周期不一样的方案进行比较。     

公路跨线桥全寿命周期设计方案研究

跨线桥上跨运营线路,其施工架设、养护、维修都受到下穿运营线路的影响.如何能在设计方案阶段便考虑到检测、监测、维修、拆除的安全便捷,成为跨线桥方案设计阶段需要考虑的问题.以辽宁省内一批新建跨线桥为背景,从全寿命周期角度考虑跨线桥设计方案,对各个寿命环节内需要解决的问题、得以实现的方法全面考虑,以保证跨线桥在全寿命周期内自身性能良好、对运营铁路影响小、经济效益最优.通过从运输、架设、设计细节、养护维修、阶段费用和全寿命周期费用等方面对3个方案进行对比分析,得到不同外部条件下所适用的不同的设计方案,为上跨铁路、公路桥梁快速架设、智能养护、全寿命周期成本等方面提供参考.     

大型桥梁成本控制与全寿命周期成本分析

工程成本控制的目标是合理地确定成本并进行有效的控制,以提高投资效益。桥梁全寿命周期成本包括整个寿命期内用于桥梁规划、研究、设计、试验、施工、养护、检测、维修、管理、拆除处理等支付的费用。我国现阶段工程成本管理只注重施工过程中的成本控制,忽视投资决策阶段、设计阶段的成本控制,成本管理的各阶段相互脱节,资料收集整理制度不完善。企业缺乏有效的成本管理体制。建议采用BOT(build-operate-transfer)模式,使企业主动按照全寿命周期成本进行管理和控制。以港珠澳大桥全寿命周期成本分析为例,说明:营运期成本在大型桥梁工程全寿命周期成本中所占比重较大,建议在桥梁投资决策和方案设计中,综合考虑桥梁全寿命周期成本。     

考虑交通流动态分布的路面养护最优决策

为准确评估路面全生命周期用户成本以制定最优的路面养护策略，提出基于网络交通流均衡条件的路面养护多阶段动态规划最优决策模型，通过交通流的仿真，模拟用户成本在路网养护前、后以及生命周期各阶段的动态变化，并设计启发式迭代算法。该模型最小化的目标函数包含了生命周期的养护成本、用户成本、路面资产残值，约束条件主要由交通量守恒约束条件、养护预算约束、路面性能转移约束等。为证明模型的有效性，以一个具有10个路段的路网为例，采用提出的模型制定该路网连续20年的最优养护决策方案。研究结果表明：在每年养护预算确定的情况下，全生命周期路面养护最优方案是一个决策方案组合，该最优方案可以提高养护资金使用效率并有效减少用户成本，可为路面养护管理提供决策支持。通过对不同养护约束情景下的全生命周期用户成本的模拟表明：随着养护预算的增加，养护路段增多，导致用户成本增加，使养护成本的边际收益发生递减，养护预算在理论上具有一个最优值，并且养护成本收益与养护预算之间呈倒U形函数关系。     

桥梁全寿命设计方法框架性研究

分析了目前桥梁设计方法存在的问题,在寿命周期成本分析的基础上,提出了一种新的基于桥梁性能的桥梁全寿命设计方法和思路,即在满足桥梁服务水平的前提下,以桥梁寿命周期成本最小为优化目标对设计方案进行评估。研究了桥梁寿命周期成本的组成,并以此建立混合寿命周期成本优化模型,通过优化分析,得到最优的桥梁设计方案。通过算例研究,验证了该方法的有效性。该方法的实现不仅能保证桥梁提供长期稳定的服务水平,而且能起到控制长期投资、减小对社会不利影响的目的。     

跨海桥梁全寿命周期可靠性管理框架

结构的抗力及荷载效应都是随时间变化的随机过程,具有大量的不确定性,因此,大型结构在全寿命周期内的性能也具有时变性,单纯依靠设计来保证结构的安全性是不够的,还需综合考虑检测、维护等策略。为保证结构在全寿命周期内的安全性和最优经济性,以时变可靠度分析为基础,通过抗力的不断更新,对结构作全寿命周期的经济分析,建立了大型跨海桥梁结构全寿命周期的可靠性管理框架。该框架体系要求决策者由静态思路转向动态思路,并强调耐久性模型的建立及其更新,以达到最佳的结构可靠性管理。     

桥梁全寿命设计有关问题探讨

通过国内外桥梁的使用现状及某大桥主桥的缺陷行为分析,说明桥梁全寿命设计研究的必要性。基于桥梁结构全寿命周期的总体性能最优的设计理念,分析了目前国内外全寿命研究在耐久性、防腐蚀、寿命周期成本分析方法等的主要成果及有关问题。     

基于可靠度的桥梁结构剩余使用寿命预测方法

按基于某一限值可靠度的方法对既有桥梁结构剩余使用寿命进行了研究，在介绍了相关文献的半经验半理论的预测方法和基于动态可靠度预测方法的基础上，对拟采用维修或加固措施以延长剩余寿命的桥梁，提出了基于体系可靠度并考虑最优维修方案组合的寿命预测方法，并建立了优化数学模型。研究表明：该方法以桥梁的完整使用周期为研究对象，从而确定与安全、经济的维修决策相对应的最优使用寿命，但仍有许多问题需做进一步研究。     

基于给定结构寿命的混凝土系杆拱桥设计及养护策略研究

针对混凝土系杆拱桥的病害及养护策略问题,从给定结构寿命的设计及养护的理念出发,提出根据系杆拱桥各构件的等级与易损性分析结果,寻找出结构中既关键又易损的构件,在桥梁设计及养护排序选择时,优先及重点关注这些构件,实现针对性的养护,同时在安全性和经济性之间进行权衡,从而达到降低维护成本,有效地延长桥梁使用寿命的目的。     

桥梁信息管理与健康监测系统设计与开发

为实现桥梁从施工期到运营期信息化、数字化和智慧化管理,通过桥梁信息管理与健康监测系统的设计与开发,即按照全面的桥梁基础资料管理、长期运营监测数据与定期检测成果相结合、定期检测成果与加固维修措施相结合的原则,实现了桥梁全寿命期的一体化信息管理系统的融合及应用。系统提供了监测管理模块的多源数据采集、测点管理、图形绘制、监测预警,检测管理模块的移动端病害录入、技术状况评估、历年病害统计对比,加固维修管理模块的对策措施和费用匡算等功能。依据桥梁长期监测数据、检测病害,可综合评判桥梁健康状况,为今后开展桥梁养护管理及加固维修提供依据,有效提升桥梁运维管理水平。