预应力混凝土梁桥技术状况退化预测研究.doc

预应力混凝土梁桥技术状况退化预测研究截止2016年底全国公路桥梁已经达到80.53万座、4916.97万米,随着外部环境因素的影响以及服役时间的持续增长,路网内桥梁的技术状况都发生了不同程度的退化。为了杜绝桥梁安全事故的发生,需要科学的、系统地对服役桥梁进行管理,桥梁技术状况退化预测作为桥梁管理系统中核心功能模块之一成为目前桥梁管理研究的重点内容。预应力混凝土梁桥作为高速公路网中数量最多的桥梁类型,其技术状况的预测具有重要的现实意义。本文首先介绍了三种常用的桥梁技术状况预测模型并对比分析各自的优缺点,然后针对项目级和路网级桥梁技术状况预测分别选用最合适的模型进行优化,最后以预应力混凝土梁桥为实例背景对优化后的模型进行应用与验证。本文主要研究内容包括以下几点:1.详细介绍了回归分析预测模型、灰色系统理论预测模型和马尔可夫预测模型三种常用的桥梁技术状况预测模型的理论基础,分别建立相应的桥梁技术状况预测模型,对比分析三种模型的优缺点和预测精度,为后面的模型优化研究奠定基础。2.针对项目级桥梁技术状况退化预测进行研究,根据灰色系统理论和马尔可夫理论的优缺点,提出将两者结合的思路并进行优化改进。首先引入级别特征值来优化马尔可夫模型的预测值,然后采用有序聚类法划分状态空间,最后引入误差参数来模拟桥梁退化过程中的随机波动,基于上述方法优化得到一种改进的灰色—马尔可夫预测模型。3.基于马尔可夫理论对路网级桥梁技术状况退化预测进行优化研究。首先分析了影响马尔可夫模型预测结果的各种因素,然后结合路网级桥梁技术退化的实际特点对状态转移概率矩阵求解方法进行改进,最后从影响桥梁技术状况退化的因素考虑,优化得到一种随影响因素变化的状态转移概率矩阵,基于上述优化方法得到一种优化的马尔可夫预测模型。4.将项目级优化模型和路网级优化模型分别应用到预应力混凝土梁桥的技术状况预测中。一方面,针对项目级预测,建立了改进的灰色—马尔可夫预测实例模型,并对比分析了灰色系统理论模型、传统的灰色—马尔可夫预测模型和改进的灰色—马尔可夫预测模型的预测结果,得出改进的灰色—马尔可夫预测模型的预测精度最高的结论;另一方面,针对路网级预测,介绍了优化的马尔可夫预测模型的实例应用,对比分析了优化的马尔可夫预测模型和一般的马尔可夫预测模型的预测结果,得出优化的马尔可夫预测模型预测精度更高的结论。