基于MDP的橋梁結構全壽命成本研究.pdf

1、大型橋梁結構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。為了保障橋梁結構服役期間的安全與可靠，需對結構進行檢測和維修。不恰當?shù)木S修決策將導致橋梁結構全壽命周期成本過高，或引起橋梁結構失效造成嚴重的經濟損失，因此，開展橋梁結構的全壽命設計方法的研究具有重要的現(xiàn)實意義。本文基于馬爾可夫決策過程（Markov Decision Processes,簡記為MDP）對橋梁結構全壽命成本及橋梁結構的維修策略開展研究。本文主要內容如下：

2、
　　首先，針對隱式極限狀態(tài)方程且非線性程度較高時，響應面法求解可靠指標的誤差大，而采用Monte Carlo抽樣包括重要抽樣方法，雖然精度高但計算效率低，對于結構有限元分析進行抽樣幾乎不能實現(xiàn)的狀況，本文提出采用Kriging插值技術建立極限狀態(tài)超曲面的代理模型，在驗算點處應用Monte Carlo重要抽樣方法對代理模型抽樣進而求得結構的失效概率。結果表明：方法在隱式極限狀態(tài)方程且非線性程度較高時精度良好，同時較 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構壽命周期最優(yōu)維修策略。研究結構的自身轉移矩陣、維修決策影響矩陣及狀態(tài)綜合轉移矩陣的確定方法，并以此為基礎建立橋梁結構性能退化的馬爾可夫模型及橋梁結構全壽命最優(yōu)維修決策模型。
　　最后，以橋梁結構全壽命總成本最小為目標，以可靠指標為約束建立橋梁結構全壽命總成本評價模型；采用基于MDP的全壽命分析方法確定一般橋梁結構的最優(yōu)初始抗力