基于伽马过程的锈蚀钢筋混凝土桥梁检测维护策略优化

针对考虑钢筋锈蚀的钢筋混凝土桥梁结构,将钢筋局部锈蚀深度作为表征结构使用性能的退化指标,采用Gamma过程模拟其发展过程的不确定性;给出考虑钢筋锈蚀检测概率和维护措施的结构使用寿命预测模型和基于决策维护树模型的检测维护成本计算模型;以最大化桥梁经检测维护后的使用寿命期望和最小化检测维护成本为优化目标函数,提出基于Gamma过程和遗传算法的锈蚀钢筋混凝土桥梁结构检测维护策略优化分析方法。分析广西铁山港大桥钢筋混凝土30 m跨主梁,得到其检测维护策略的Pareto优化解集。研究结果表明:Pareto优化解集可提供在不同结构使用寿命期望和检测维护成本预算下收益最大的检测维护策略,为业主或土木基础设施管理部门提供决策依据。

基于概率的锈蚀钢筋混凝土桥梁检测维护策略优化

考虑钢筋锈蚀钢筋混凝土桥梁结构,将基于钢筋局部锈蚀深度的结构损伤强度指标作为表征结构使用性能的退化指标;考虑钢筋锈蚀、损伤检测、维护决策等各种因素的不确定性,给出基于概率的结构使用寿命预测模型和检测维护成本模型;以最大化桥梁经检测维护后的使用寿命期望和最小化检测维护成本为优化目标函数,提出基于Monte Carlo模拟和遗传算法的锈蚀钢筋混凝土桥梁结构检测维护策略优化分析方法;通过算例分析1座钢筋混凝土桥梁30 m跨主梁,得到其检测维护策略的Pareto优化解集。研究结果表明:Pareto优化解集提供了在不同的结构使用寿命期望和检测维护成本预算约束下效益最大的检测维护策略,可为业主或土木基础设施管理部门选择优化的检测维护策略提供决策依据。

大气腐蚀下网架结构症状可靠度及寿命预测

为了确定网架结构因钢材遭受大气腐蚀而引起的结构性能退化,用钢材长期暴露腐蚀试验所得的模型代替实际腐蚀过程,建立以杆件应力为主要症状的结构可靠度方法.在杆件壁厚随时间不断改变的条件下,将控制杆件的应力随时间变化曲线用于拟合Weibull模型曲线,以此生命症状模型对网架结构进行基于症状的可靠度分析和结构剩余寿命预测.考虑实际健康监测所得症状值与理论预测值的差异,对可靠度分析结果进行修正.算例结果表明,在单一损伤所致性能退化条件下,结构可靠度和结构剩余寿命以设计年限为基准,逐年递减.该结论与相关文献的结果一致.

基于虚功原理索杆张力结构强度优化形状分析

为了提高索杆张力结构的刚度和减小结构受力,在结构杆件中引入作动器,主动调整杆件的长度,改变结构的形状.在荷载态下,将作动器主动工作产生的杆件内力改变量视为结构独立自应力模态的线性组合,根据虚功原理及变形协调关系建立了节点位移向量、杆件内力向量与作动器主动调整量之间的迭代关系.同时,以杆件受力最小为目标,构造了结构形状优化模型并编制了相应的求解程序.算例分析表明:结构所有杆件均布设作动器的效果与仅在索中布设作动器的效果相同,均可以实现既提高结构刚度、又改善结构受力的目的;仅在杆中布设作动器调节杆长来提高结构刚度的代价是增大杆件的内力.通过有限元方法与本文方法对算例求解结果的对比分析,发现两者符合较好,验证了本文方法的正确性.