基于碎片化分区的桥梁网络震后修复优先级分析与优化

为了研究区域性桥梁的抗震优化问题,针对城市桥梁网络的震后修复优先级,引入基于交通密度的网络碎片化分区方法(FaDPa),提出了考虑恢复性和经济性的双重韧性指标,并针对震后短时抢救以及长时修复的时段特征引入了分阶段优化方法,尤其在长时修复阶段基于不同的修复需求对其进行了分时期处理;在抢险救灾阶段和长时修复阶段分别融入碎片化理论,前者以恢复韧性、时间为目标对抢救顺序进行优化,后者以综合韧性、碎片恢复性、时间对修复顺序进行优化。研究结果表明:基于密度的碎片化理论对桥梁网络不同修复阶段的地震损伤程度做出了不同的划分,此基础上展开的分阶段修复工作在抢险救灾过程中对其综合韧性提升程度达到52.3%,在长期修复过程中不影响韧性优化的前提下增加了碎片恢复性,其功能水平提升可达20.3%;修复优化阶段,经过考虑不同修复方向的双重韧性指标以及分时期处理的优化理论可以根据决策者的需求进行灵活调整,且面临不同修复环境时都具有一定的适应性。

基于NSGA-Ⅲ的桥梁网络多目标维修决策优化研究

桥梁网络维护方案的制定需权衡多个决策目标以保障其运营安全。为推动桥梁网络维护的低碳化,考虑桥梁网络在运营和维护期间的碳排放,以桥梁网络整体性能最优、碳排放量和维修总成本最小为目标,以桥梁个体满足最低性能要求为约束条件,构建桥梁网络多目标维修决策优化模型,并率先将NSGA-Ⅲ算法应用到桥梁网络维修决策领域,通过其参考点策略从大量的非支配解集中筛选更优的桥梁网络维修方案,以实现网络性能、维护成本和低碳环境的综合考量。模型求解过程中,从收敛性能、解集分布和目标函数性能分析三方面,研究多目标下NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ的求解效果。研究结果表明:NSGA-Ⅱ在求解桥梁网络双目标维修决策优化问题上要优于NSGA-Ⅲ,而NSGA-Ⅲ更适合求解目标个数为3个及以上的桥梁网络维修决策多目标优化问题;对于桥梁网络性能-成本-环境的多目标优化,NSGA-Ⅲ可获得更低的成本、更低的碳排放量和更高的网络性能,这表明NSGA-Ⅲ是求解桥梁网络多目标维修决策优化问题非常有效的工具。

基于地震灾害管理的桥梁网络韧性决策框架

桥梁是交通基础设施工程系统的关键工程,必须具备一定的抗震韧性,这对震后交通生命线的抢通保通和灾区重建都具有重要意义。制定合理高效的抗震韧性决策框架,是实现桥梁网络抗震韧性提升的重要途径。文章在灾害管理全周期理念的基础上,引入考虑网络连通性和流量分配的双韧性指标,提出基于地震灾害管理的桥梁网络韧性决策框架。该决策框架将管理周期划分为预防养护、应急救援与恢复使用三个阶段,在预防养护阶段,依据桥梁网络鲁棒性指标识别关键桥梁,对其进行预防性抗震加固以及资源预分配;在应急救援阶段与恢复使用阶段,基于遗传算法实现震后修复次序的优化。在此基础上,结合桥梁网络算例进行验证。研究结果表明,决策框架有效解决了资源有限条件下的桥梁网络抗震韧性提升问题,量化了预防费用与震后修复资源的分配模式对桥梁网络的韧性提升效果。

基于并行NSGA-Ⅱ算法的桥梁网络养护策略优化

制定辖区全体桥梁的养护策略是在役桥梁管养方法研究的前进方向。给出桥梁网络养护策略的优化目标与约束方程,建立网级桥梁策略优化框架。引入带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),将其与并行遗传算法(PGA)相结合,提出基于并行NSGA-Ⅱ的网级养护策略优化方法。采用约束联赛法处理单座桥梁的最低性能约束问题,通过修改支配关系的定义改进原有NSGA-Ⅱ算法。应用于工程案例,输出结果为一系列Pareto最优解集,管理方可根据自身实际方便选择。算例分析验证该框架的有效性,以及建议算法的可靠性与高效性。

地震及次生突发灾害下公路桥梁网络韧性评估

为明确地震作用和地震引发的次生突发灾害(EISE)对公路桥梁网络韧性的影响,首先,提出综合考虑区域地震危险性、EISE特性、桥梁易损性和交通流特性等因素的公路桥梁网络韧性分析方法;然后,分析EISE的响应机制,建立EISE对公路桥梁网络影响的模型,并发展地震及EISE作用下公路桥梁网络功能状态分析方法;最后,建立公路桥梁网络应对地震及EISE韧性评估指标,通过美国旧金山部分公路桥梁网络在地震及EISE作用下的韧性评估算例,验证该方法的实用性和有效性。结果表明:与单体桥梁相比,桥梁网络性能受地震动和EISE的相互作用,不仅受地震强度的影响,还受到地震位置的影响。所提方法能够合理评估桥梁网络应对地震EISE韧性。

基于风险与可持续性的桥梁网络最优化防灾减灾

在有限的预算限制下,桥梁网络的防灾减灾是一个具有挑战性的过程。由于桥梁网络的减灾的过程中存在不确定性,需要用概率的方法来解决。在本文中,作者研究了一种基于风险和可持续性的桥梁网络最优震前修复的概率性方案。作者确定了多准则优化问题,寻找桥梁网络中桥梁修复的最佳时机。桥梁网络的可持续性和修复行动的总预期成本被认为是相互矛盾的目标,同时还考虑了预期的经济损失的可量化可持续性。本文考虑了地震灾害和结构易损性的不确定因素,用遗传算法解决多标准优化问题,并将该方法在现有的桥梁网络上进行了运用和验证。此外,本文还考虑了由于结构退化造成的时间效应。

基于时变可靠度的桥梁网络连通性能评估

本文首先根据网络图的定义及相关理论,给出建立区域桥梁网络模型和计算桥梁网络连通可靠度的基本方法,然后使用该方法建立了一个区域内的桥梁网络模型,并基于时变可靠度理论对该桥梁网络的连通可靠性能进行了分析和评估。

基于韧性评估的桥梁网络震后修复决策模型

为提高桥梁网络的韧性,提出基于韧性评估的桥梁网络震后最优修复决策方法。在震后部分桥梁失效时利用不同的修复策略生成修复方案,选取平均效率为桥梁网络的性能指标,以及基于平均效率的重要度指标,建立以桥梁网络韧性最大为目标的优化模型并基于遗传算法求解该模型,获得最优修复方案。以某桥梁网络震后修复为例进行分析,算例表明震后最优修复策略的桥梁网络韧性比基于重要度的优先修复和随机修复策略的韧性更高。该决策模型有效解决了多座桥梁失效的桥梁网络修复决策问题,提升了桥梁网络的震后韧性,为相关案例的决策和恢复提供了参考方案。

考虑冲刷作用的桥梁网络维护决策优化

冲刷已成为桥梁最常见的病害模式之一,为保证桥梁网络的高效运营,有必要对冲刷作用下的桥梁网络进行维护。合理的维护策略对易受冲刷影响的桥梁网络保持高效运营状态具有重要意义。本文基于遗传算法,考虑冲刷作用下的桥梁可靠度指标值和维护成本,提出了冲刷作用下的桥梁网络维护决策优化方法。应用于工程实例,得到了帕累托最优解集,并从中选择了一个最佳维护策略,验证了该方法的有效性。研究表明:在使用年限内,冲刷作用下大部分未经维护桥梁的可靠度指标值不能满足规范要求;在最佳维护策略下,使用年限内的各桥可靠度指标值均能满足规范要求,并且桥梁网络能保持高效运行;随着维护成本增加,桥梁网络连通可靠度指标值也在增大,但是后期维护成本的增加对连通可靠度的提高效率在不断减小。

数据驱动的公路桥梁网络全寿命抗震韧性评估

首先,提出了综合考虑各种因素(网络拓扑结构、桥梁性能退化、地震动等)和不确定性的公路桥梁网络抗震韧性评估框架。然后,分析了网络拓扑结构、桥梁抗震性能和路段功能特点,建立了震后公路桥梁网络时变功能模拟方法。接着,提出了基于人工神经网络的公路桥梁地震易损性快速分析方法。最后,以美国旧金山地区公路桥梁网络为例,采用本文方法分析了地震发生前、后公路桥梁网络的功能变化,据此揭示了全寿命服役期内抗震韧性的演化规律。结果表明,本文建立的数据驱动易损性模型拟合优度可达0.73,可以代替需要大量动力时程分析的易损性分析方法,且公路桥梁网络抗震韧性评估结果准确可靠,可以为防灾减灾提供决策依据。

考虑不确定性的既有桥梁网络管养对策优化

为了实现辖区桥梁整体的优化管理,提出一种考虑不确定性的既有桥梁网络整体管养策略优化分析方法。采用可靠度指标评价桥梁构件、个体与网络的多级性能层次;构建了网级桥梁管养策略的优化框架;并分别建立了寿命期内桥梁性能演变的概率模型,以及养护策略效应和网络养护成本的数学模型;基于Visio网络图形建模方法,发展了一种桥梁网络拓扑结构的自动识别技术;提出一种基于失效分枝矩阵的网络性能概率评价方法,并以运营荷载和环境作用状况下的网络路径连通性能为例进行优化及分析。研究结果表明:该方法强化了对大节点数复杂网络的分析能力;该技术与多目标优化算法结合,实现了考虑不确定性的网级管养策略优化的全程计算机化;网级优化的Pareto前缘给出的都是全局最优解,网级管养优化策略明显提高了桥梁网络的整体性能,有效避免了传统决策引起的木桶短板效应,实现了资金的全局最优分配。

基于蓝牙传感器网络技术的桥梁健康监测系统

传感器之间的通信一直受到有线连接和各种无线通信协议的限制。运用一种随处可见并成本低廉的无线通信技术建立传感器区域网络(SANs)将加速传感器技术的进一步发展。自身有着很多优点的蓝牙作为一种世界广泛认可的标准,对于SANs是可行的选择。围绕蓝牙技术提出了一种方法构建由固定无线传感器组成的传感器网络,用于桥梁的健康监测;提出了拓扑组成方案,并对不同传感器信息的传递以及链接能量的问题进行了探讨。

桥梁震前加固对地震灾区快速疏散能力的影响

地震灾区的紧急疏散能力关系到人民群众的生命安全,是衡量地区应对灾害能力的重要指标。本文研究路网桥梁震前加固对灾区快速疏散能力的影响,以路网最小疏散总时间作为疏散能力的评估指标,提出路网最小疏散总时间的研究方法。方法包含震后桥梁通行能力计算、震后道路交通容量计算、最小疏散总时间计算、抗震加固策略制定以及相应的经济支出计算,再结合交通网络模型进行案例研究。研究表明:本文提出的路网最小疏散总时间计算方法及资金有限情况下的桥梁抗震加固策略具备可行性;桥梁抗震加固有助于提升生命线系统的疏散能力;在本文提出的加固策略下,随着投资的增加,路网系统最小疏散总时间的下降速度逐渐减慢;当投资额超过一定数量时,加固剩余桥梁对路网疏散时间的影响有限。该研究结果可为地区桥梁抗震加固提供指导。

基于NSGA-Ⅱ的城市桥梁系统震后可恢复性分析与优化

城市桥梁是经济和社会发展的重要基础设施,特别是重要桥梁以及由其构成的网络在灾难发生后如何快速恢复,对社会安定和地区发展十分重要。近年来抗震韧性倍受关注,如何考虑结构可恢复性并将韧性纳入桥梁系统抗震性能综合评估和优化,还存在很多问题尚待研究。该文定量分析桥梁震后恢复过程、剩余功能和修复时间与韧性指标间的联系,建立城市桥梁系统性能评估方法。由桥梁不同损伤状态计算不同恢复过程的剩余功能、修复时间、可恢复性和震后经济损失;对震后恢复过程的功能函数模型给出建议,量化不同震后恢复策略的影响;将韧性纳入城市桥梁系统抗震性能框架中,提出城市桥梁系统震后可恢复性评估框架,对风险高低不同采用不同的修复过程;对震后经济损失、可恢复性和震前修/改造成本采用多目标优化算法NSGA-Ⅱ求解震前提升韧性优化策略,用于抗震加固措施的选取。通过案例给出了方法流程,也为城市桥梁系统地震韧性提升提供了新思路。

基于时序多属性决策的桥梁维修策略分析

将基于时序多属性决策方法应用到桥梁维修顺序决策中。首先,引入由指标值组成的决策矩阵,然后由决策矩阵得出每个时间样本点的增长矩阵,计算各桥的综合指标值和综合增长指标值;再通过构成各桥的综合指标值和综合增长指标值来计算桥梁维修排序组合值;最后根据桥梁维修排序组合值,获得桥梁维修顺序。

译界桥-沟通世界的桥梁探究

在信息全球化时代,人们可以时刻共享自己的信息,可以及时获取国内信息,但是对全球信息的获取难免会有延迟。疫情的爆发显示出全球信息沟通滞后的弊端。本文旨在探索及时分享全球信息的网络桥梁-译界桥,望通过这一网络模式促进全球信息共享。

面向低碳理念的桥梁群多目标维护决策优化研究

为解决低碳理念下路网桥梁群维护策略制定难题,提出了基于改进第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ算法)的桥梁群多目标维护决策计算框架。首先,基于碳排放因子理论提出了路网桥梁群维护阶段碳排放计算方法,该方法涵盖了加固原材料生产、车辆通行以及辅助设施三级碳排放来源。以单个桥梁和节点连通可靠度为基准,建立了融合碳排放量、综合维护费用等指标的桥梁群多目标维护优化模型。其次,通过遗传K均值聚类法产生最佳聚类中心替代原NSGA-Ⅲ的参考点,利用基于遗传参数的动态交叉变异机制增强种群的多样性,提出了改进NSGA-Ⅲ算法;同时,结合组合权重逼近理想解排序法实现考虑决策者偏好的桥梁网络多目标维护优化模型的快速、精准求解。最后,以某地区桥梁网络为背景,分析了考虑决策者偏好的维护策略,并对比了不同目标组合对维护策略的影响。研究结果表明:不同的权重分配和不同的目标组合均会导致桥梁网络维护策略产生差异;相比于侧重经济效益的策略,侧重环境影响的策略费用增加了23.93%,但碳排放量减少了28.74%;在桥梁网络维修决策中,细化决策目标有助于获得更均衡的维护策略。

大学生校园微信订餐平台设计与实现

针对高校食堂师生就餐拥挤问题,利用PHP开发语言对微信公众平台进行二次开发,设计并实现了大学生校园微信订餐平台,搭建了师生与学校食堂、餐饮外卖店的服务网络桥梁。

多期播种策略对广告信息扩散的影响——企业最优播种策略的研究

随着Web2．0和信息技术的发展，社交网络改变了人们的社会互动和信息传播方式。因而，越来越多的企业开始关注网络平台的结构和互动行为对它们广告信息传播情况的影响及其内在的影响机制。企业采取怎样的播种策略（Seeding Strategy），即如何影响初始消费者群的策略，对病毒式营销活动的成功有显著的影响。采用基于Agent模型（Agent—Based Modeling Simulation，ABMS或ABM），本文探讨了企业不同时期选择不同的播种策略对信息扩散的影响，并给出了企业如何优化广告信息扩散的规范性策略，为企业如何选取种子用户提供了初步指导。具体地，采取多期播种策略产生的扩散要优于单期策略；后续采用网络中心的策略比采取网络桥梁的策略带来的扩散率更大。