工程結構全壽命周期設計理論的核心指標研究.pdf

1、工程結構領域的投資一般較高，資源消耗相對較大，為了完善可持續(xù)發(fā)展的目標，提高工程結構建設項目投資的經濟回報率，有效地節(jié)約資源，盡量規(guī)避及減少各類風險，有目的地避免短期行為，轉而獲取長遠的利益，亟需在工程技術領域從工程結構的整體出發(fā)，立足全局性的理念，加強工程結構的全壽命周期理論及應用研究。因此，本文以保證工程結構的安全可靠、耐久適用及經濟優(yōu)化的有機統(tǒng)一為目的，建立了工程結構的全壽命周期研究基礎框架，提出了基于核心指標的分析方法及其間的關

2、系優(yōu)化，研究了工程結構全壽命的設計及管理決策基礎優(yōu)化，形成了基于核心指標的工程結構全壽命周期研究。具體內容如下：
　　 1)從工程結構的方案選擇、結構設計、施工、運營、老化及廢除等的整個時間歷程上定義了工程結構的全壽命概念，分析了各階段的結構全壽命成本特點，從時間、概率及經濟上提出了工程結構全壽命周期研究的內涵。
　　 2)依據從“目標—內容—方法”的基本研究思想，構建了工程結構全壽命周期研究的基礎框架：建立了以質量可靠

3、、時間優(yōu)化及經濟優(yōu)化組成的核心目標為主，并考慮結構和諧、環(huán)保節(jié)能及可持續(xù)等主題的綠色目標的工程結構全壽命周期研究目標體系，并以核心目標為指導，確定了以結構的使用壽命時間指標、全壽命可靠性能指標及全壽命成本指標等三大核心指標為基礎的工程結構全壽命周期研究基本內容。
　　 3)使用壽命指標是工程結構全壽命周期研究最主要的時間指標，起到了全局性的指導作用。分析了工程結構設計使用壽命的確定依據，并根據使用壽命的判別準則，建立了結構基于不

4、同極限標準的剩余使用壽命概率預測模型。
　　 4)全壽命可靠性能指標是工程結構全壽命周期研究核心指標中的基礎指標。通過結構可靠性的基本分析，依據作用效應及結構抗力的時變理論模型，并運用貝葉斯信息更新理論分析了使用荷載及實測信息對結構抗力的影響，以此建立了結構動態(tài)可靠度的分析模型，并定義了工程結構全壽命周期不同階段的可靠度分析模型；通過結構的耐久性能指標闡述了結構性能等級的模糊劃分方法及多級模糊綜合評定方法，并建立了基于概率路徑的

5、結構耐久性能參數預測方法及馬爾科夫鏈的結構耐久性能離散性預測方法。
　　 5)全壽命經濟指標是工程結構全壽命周期研究核心指標中的決策指標。研究并建議了工程結構各項主要成本，即初建成本、檢測成本、維護維修成本、失效成本(包括了直接成本、間接成本及功能性成本)、項目殘值及效益等的預測模型，在此基礎上根據結構的全壽命可靠性能變化，運用理論分析方法及事件樹預測方法建立了工程結構全壽命成本的預測分析模型。
　　 6)在設計使用壽命

6、確定的情況下，基于結構的性能因素及經濟因素，建立了結構全壽命設計目標可靠指標的優(yōu)化方法，并依據結構全壽命成本的預測及比較，優(yōu)化了結構初始耐久性設計水平的選取方法；為提高結構全壽命設計的魯棒性，建立了基于結構目標性能及成本的結構設計主要參數控制及管理方法。
　　 7)依托具體大型跨海橋梁的研究提出了其基礎結構構件正常使用極限狀態(tài)的全壽命設計目標可靠指標，并通過不同荷載引起的鋼筋拉應力對混凝土裂縫寬度的貢獻率不同建立了基于控制應力的