橋梁維修（包括預(yù)防性維修和加固修復(fù)等重大維修）方案優(yōu)化往往面臨多個決策目標(biāo)，既要維修費(fèi)用低，又要修后使用壽命長；既要可靠度高，又要修后技術(shù)狀況出色，如何統(tǒng)籌考量這些目標(biāo)以得到最優(yōu)維修方案，是亟待解決的難題�！稑蛄壕S修多目標(biāo)優(yōu)化》在系統(tǒng)分析國內(nèi)外橋梁維修優(yōu)化研究與應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地提出了一種橋梁維修多目標(biāo)優(yōu)化的新方法，并通過示例闡述了該方法的實(shí)際應(yīng)用。該方法系國內(nèi)外首創(chuàng)，它實(shí)現(xiàn)了對多個優(yōu)化目標(biāo)的統(tǒng)籌考量與統(tǒng)一度量，建立了統(tǒng)一簡明的維修指標(biāo)表達(dá)公式，能夠方便高效地進(jìn)行維修方案的評價分析與多目標(biāo)優(yōu)化，比國內(nèi)外目前使用的方法更優(yōu)越、更簡捷。事實(shí)上，《橋梁維修多目標(biāo)優(yōu)化》以橋梁為例創(chuàng)立的這種方法是一種新的設(shè)施資產(chǎn)維修方案多目標(biāo)優(yōu)化方法，它構(gòu)思新巧，原理明確，適用范圍廣泛，任何長壽命、高造價基礎(chǔ)設(shè)施（例如，公路、鐵路、橋梁、隧道等交通基礎(chǔ)設(shè)施，水庫大壩、調(diào)水工程等水工建筑，重大工業(yè)與民用建筑，港口碼頭、海洋平臺等海工建筑，電力系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)，能源輸送系統(tǒng)等）和固定資產(chǎn)（例如，大型儀器設(shè)備、大型船舶、飛機(jī)、重要武器裝備等）的維修方案多目標(biāo)優(yōu)化問題，都能用該方法獲得其最優(yōu)維修方案。《橋梁維修多目標(biāo)優(yōu)化》可供關(guān)注基礎(chǔ)設(shè)施與固定資產(chǎn)維護(hù)維修的相關(guān)管理人員、科研人員、工程技術(shù)人員和高校師生參考使用。
橋梁是重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施之一。我國目前是世界上橋梁建設(shè)規(guī)模最大的國家，正處于大規(guī)模橋梁建設(shè)階段，并逐步進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)與維護(hù)改造并重的階段。根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)，在未來二十年內(nèi)，我國將出現(xiàn)大范圍的橋梁老化現(xiàn)象，橋梁維修任務(wù)將急劇增加。在此背景下，研究創(chuàng)立一種新的橋梁維修方案多目標(biāo)優(yōu)化方法，無疑是適時的、及時的和非常必要的。
目前我國的狀況與美國20世紀(jì)60年代類似。那時，美國橋梁界正忙于進(jìn)行大量新橋的建設(shè)與探索，對橋梁維修管理未予足夠重視，這種忽視的后果導(dǎo)致美國的橋梁事業(yè)陷入“大建—大修—重建”的惡性循環(huán)中，并為此付出了巨大代價。不僅造成美國的橋梁維修發(fā)展緩慢，而且隨著交通量、車輛荷載的增加和結(jié)構(gòu)本身的自然老化，致使大量橋梁結(jié)構(gòu)過早出現(xiàn)病損，嚴(yán)重影響了橋梁功能的正常發(fā)揮，還導(dǎo)致后續(xù)橋梁維修費(fèi)用大幅度增加。這種局面一直持續(xù)到20世紀(jì)60年代末期，當(dāng)時發(fā)生了幾起橋梁倒塌事故，才終于讓美國相關(guān)部門如夢方醒。此后，在役橋梁的管理維修與維護(hù)改造問題受到美國橋梁界的高度重視，其橋梁維修管理得到不斷完善。因此，我國要汲取美國的教訓(xùn)，避免重蹈覆轍，要未雨綢繆，從現(xiàn)在起便應(yīng)高度重視橋梁維修管理，及早開展橋梁維修方案多目標(biāo)優(yōu)化方法研究，為滿足我國即將來臨的大量的橋梁維修需求做好理論上和方法上的充分準(zhǔn)備。
關(guān)于橋梁維修，我國目前普遍存在以下問題：重建輕養(yǎng)，疏于預(yù)防，忽視在役橋梁的養(yǎng)護(hù)管理和預(yù)防性維修，“頭疼醫(yī)頭，腳疼醫(yī)腳”，缺乏長遠(yuǎn)規(guī)劃和系統(tǒng)規(guī)劃，缺乏從全壽命觀點(diǎn)和在系統(tǒng)層次上對多個維修目標(biāo)的統(tǒng)籌考量，致使許多橋梁實(shí)際使用年限遠(yuǎn)未達(dá)到其設(shè)計(jì)使用年限，或?qū)е逻^早過多的中修大修，造成大量資源的消耗和浪費(fèi)。因此，研究創(chuàng)立橋梁維修方案多目標(biāo)優(yōu)化方法，并由此研發(fā)基于預(yù)防維修、全壽命分析和系統(tǒng)觀點(diǎn)的橋梁養(yǎng)護(hù)維修最佳實(shí)施策略，編制相應(yīng)的長遠(yuǎn)維護(hù)規(guī)劃，變被動“治病”為主動“防病”，從而延長橋梁壽命，節(jié)約資源，促進(jìn)我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的貫徹實(shí)施。
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緒論
0.1 背景意義與問題的提出
0.2 主要內(nèi)容與內(nèi)容組織
第1章 橋梁維修優(yōu)化
1.1 概述
1.2 多目標(biāo)優(yōu)化
1.3 基于狀態(tài)的橋梁維修優(yōu)化方法
第2章 橋梁評估
2.1 概述
2.2 橋梁評估方法
2.3 DER & U橋梁狀態(tài)評估方法
第3章 橋梁管理系統(tǒng)
3.1 概述
3.2 國內(nèi)橋梁管理系統(tǒng)
3.3 國外橋梁管理系統(tǒng)
3.4 下一代基于可靠度的橋梁管理系統(tǒng)
第4章 橋梁維修優(yōu)化全壽命成本分析方法
4.1 概述
4.2 橋梁養(yǎng)護(hù)壽命周期經(jīng)濟(jì)分析法
4.3 混凝土橋面維修優(yōu)化全壽命分析方法
第5章 橋梁劣化預(yù)測與劣化模型
5.1 橋梁技術(shù)狀況劣化預(yù)測
5.2 橋梁劣化模型概述
5.3 橋梁線性劣化模型
5.4 橋梁非線性劣化模型
第6章 橋梁維修多目標(biāo)優(yōu)化基本模型
6.1 基本概念
6.2 橋梁維修措施的效果模型
6.3 有預(yù)防維修時的橋梁劣化模型
第7章 橋梁預(yù)防維修基本優(yōu)化
7.1 劣化模型參數(shù)取值
7.2 預(yù)防維修次數(shù)與首次重大維修時間計(jì)算步驟
7.3 關(guān)鍵指標(biāo)確定與維修成本計(jì)算
7.4 維修效果指標(biāo)計(jì)算
7.5 維修經(jīng)濟(jì)分析
7.6 預(yù)防維修的基本優(yōu)化方法
第8章 橋梁維修多目標(biāo)組合優(yōu)化
8.1 預(yù)防維修結(jié)合型組合優(yōu)化
8.2 預(yù)防維修疊加型組合優(yōu)化
8.3 重大維修與預(yù)防維修的連接型組合優(yōu)化
8.4 重大維修與預(yù)防維修的疊加組合優(yōu)化
第9章 橋梁維修多目標(biāo)優(yōu)化示例
9.1 橋梁維修的多目標(biāo)優(yōu)化程序與類型劃分
9.2 不同類型橋梁維修多目標(biāo)優(yōu)化示例
9.3 橋梁構(gòu)件維修優(yōu)化示例
參考文獻(xiàn)
1.3.1.1 維修
由于橋梁總是隨著橋齡的增長而在結(jié)構(gòu)性能上發(fā)生退化，所以必須依靠維修來保證它在整個服務(wù)期內(nèi)都處于安全狀態(tài)。維修可以提高可靠度水平，或延緩可靠度的劣化，或降低可靠度劣化率。
維修通常分為兩大類：預(yù)防維修與重大維修。預(yù)防維修是指能夠防止由于橋梁的安全狀況向更壞方向發(fā)展而致使后續(xù)維修成本增加的維修工作，也就是能夠節(jié)約未來成本的維修措施，換言之，若不進(jìn)行這種維修，那么在后續(xù)階段欲保持橋梁安全將支出更多。預(yù)防維修還可以細(xì)分為積極預(yù)防維修與消極預(yù)防維修，前者是指在明顯的劣化跡象出現(xiàn)之前實(shí)施的預(yù)防維修，后者是指在明顯的劣化出現(xiàn)之后實(shí)施的預(yù)防維修。重大維修是指為保持橋梁結(jié)構(gòu)安全所必需的維修工作，若不進(jìn)行這種維修，橋梁就會處于不安全狀態(tài)。
橋梁破壞的后果總是極其嚴(yán)重的，因此，橋梁維修決策，即什么時間采取什么預(yù)防維修措施，不僅相當(dāng)重要，而且對決策者的要求也特別高。要得到最佳維修決策，橋梁工程師既需要發(fā)揮自己的直覺能力和判斷能力，又需要把握國內(nèi)外現(xiàn)有橋梁維修實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)與規(guī)律性，還需要掌握能夠合理安排與科學(xué)規(guī)劃預(yù)防維修的優(yōu)化管理方法。
1.3.1.2 失效與失效標(biāo)準(zhǔn)
結(jié)構(gòu)工程的失效大致可分為兩大類：結(jié)構(gòu)失效與條件失效。結(jié)構(gòu)失效導(dǎo)致倒塌，而條件失效只是意味著超過了某個預(yù)先確定的標(biāo)準(zhǔn)水平。條件失效被定義為結(jié)構(gòu)未能滿足最基本的功能要求。例如，用最低安全性要求（被稱作失效標(biāo)準(zhǔn)，常用目標(biāo)可靠度指標(biāo)表達(dá)）來防止結(jié)構(gòu)處于不安全狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的失效通常不是源于結(jié)構(gòu)失效而多半是由于條件失效。因此，必須對結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測以便發(fā)現(xiàn)條件失效。
由于結(jié)構(gòu)失效的成本極高，所以必須在設(shè)計(jì)階段就對失效標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化，至于現(xiàn)存結(jié)構(gòu)的維修，失效標(biāo)準(zhǔn)一般被視為約束條件。在給定失效標(biāo)準(zhǔn)的情況下，橋梁維修工程師可以對預(yù)防性維修水平進(jìn)行優(yōu)化。成本最低的預(yù)防性維修水平能夠在預(yù)防性維修成本與糾正性維修（在Fra的模型里被稱為重大維修）成本之間找到最佳平衡點(diǎn)。糾正性維修成本可能包括交通堵塞、繞行、載重量限制和橋梁停用等所造成的損失。
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