基于MDP的橋梁結(jié)構(gòu)全壽命成本研究.pdf

1、大型橋梁結(jié)構(gòu)在服役期間由于受外界環(huán)境、荷載等因素的影響，性能不斷退化。為了保障橋梁結(jié)構(gòu)服役期間的安全與可靠，需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測和維修。不恰當(dāng)?shù)木S修決策將導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)全壽命周期成本過高，或引起橋梁結(jié)構(gòu)失效造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此，開展橋梁結(jié)構(gòu)的全壽命設(shè)計(jì)方法的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文基于馬爾可夫決策過程（Markov Decision Processes,簡記為MDP）對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)全壽命成本及橋梁結(jié)構(gòu)的維修策略開展研究。本文主要內(nèi)容如下：

2、
　　首先，針對(duì)隱式極限狀態(tài)方程且非線性程度較高時(shí)，響應(yīng)面法求解可靠指標(biāo)的誤差大，而采用Monte Carlo抽樣包括重要抽樣方法，雖然精度高但計(jì)算效率低，對(duì)于結(jié)構(gòu)有限元分析進(jìn)行抽樣幾乎不能實(shí)現(xiàn)的狀況，本文提出采用Kriging插值技術(shù)建立極限狀態(tài)超曲面的代理模型，在驗(yàn)算點(diǎn)處應(yīng)用Monte Carlo重要抽樣方法對(duì)代理模型抽樣進(jìn)而求得結(jié)構(gòu)的失效概率。結(jié)果表明：方法在隱式極限狀態(tài)方程且非線性程度較高時(shí)精度良好，同時(shí)較 Monte C

3、arlo抽樣或重要抽樣效率高。
　　其次，建立了基于MDP的全壽命成本分析方法，采用值迭代法得到結(jié)構(gòu)壽命周期最優(yōu)維修策略。研究結(jié)構(gòu)的自身轉(zhuǎn)移矩陣、維修決策影響矩陣及狀態(tài)綜合轉(zhuǎn)移矩陣的確定方法，并以此為基礎(chǔ)建立橋梁結(jié)構(gòu)性能退化的馬爾可夫模型及橋梁結(jié)構(gòu)全壽命最優(yōu)維修決策模型。
　　最后，以橋梁結(jié)構(gòu)全壽命總成本最小為目標(biāo)，以可靠指標(biāo)為約束建立橋梁結(jié)構(gòu)全壽命總成本評(píng)價(jià)模型；采用基于MDP的全壽命分析方法確定一般橋梁結(jié)構(gòu)的最優(yōu)初始抗力