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系統識別號 U0026-0702201411541900
論文名稱(中文) 最佳化橋梁維護計畫
論文名稱(英文) Optimizing Bridge Maintenance Plan
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 102
學期 1
出版年 103
研究生(中文) 邱詠嵂
研究生(英文) Yong-Lu Chou
學號 n66001472
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 87頁
口試委員 指導教授-潘南飛
口試委員-鍾興陽
口試委員-謝孟勳
口試委員-林建良
中文關鍵字 橋樑維護  橋樑劣化  多目標最佳化  模糊數學規劃 
英文關鍵字 bridge maintenance  bridge deterioration  multi-objective optimization  fuzzy programming 
學科別分類
中文摘要 台灣島因地形崎嶇,若欲建立順暢的交通網路則必須建造許多的橋樑,而交通網路的維持則必須確保這些橋樑的服務狀況,近年因氣候變遷與車流量增加等原因,使橋樑劣化的狀況日趨嚴重,因此如何將有限的經費以效率最高的方式規畫出能使橋樑維持在最佳狀態的維護策略組合為近年橋梁管理單位須注重的重點之一。
本研究提出以模糊多目標最佳化數學模式模擬橋梁維護最佳化問題,其目標式包含「最小化維護總成本」、「最大化橋梁狀況指標值」以及「最小化維護次數」;「最小化維護總成本」目標式可使規劃結果之維護總成本最小化,以達到節省經費的目的,「最大化橋梁狀況指標值」目標式可使規劃期間之橋梁狀況指標值維持在相對高的狀態下,確保橋梁的安全無虞;「最小化維護次數」目標式可使規劃策略對用路人的負面影響最小化,減少因維護作業而阻礙交通的狀況。
過去橋梁維護相關文獻多以明確值考慮影響橋梁維護的各種因素,但現實狀況影響橋梁劣化的原因有許多,其中包含不確定性的原因更佔多數,如氣候變化、車流量變化等,因此本研究將橋樑劣化行為加入不確定性,藉由模糊理論使本模式更能夠符合實際情況,使規劃結果更具參考價值。
英文摘要 The topography is very rugged in Taiwan. For creating a complete and smooth transportation network, we must build a lot of bridges. And for making sure that the transportation network is always in a good status to service, we have to ensure that the service conditions of the bridges to preserve the transportation network. In other word, we have to optimize a bridge maintenance plan.
This research proposed modeling bridge optimization problem by a fuzzy multi-objective optimization model. The objectives include “minimize rehabilitation cost in service period”, “maximize bridge condition index in service period” and “minimize maintenance times in service period”.
For attaching to the real status, we consider the deterioration of the bridge components with fuzzy theory. By this way, it can explain the uncertainties of the deteriorations, and make the result from this programming more realistic.
論文目次 目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 VI
目錄 VII
表目錄 X
圖目錄 XI
符號表 XII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究範圍與限制 3
1.4 研究流程 4
1.5 研究架構 5
第二章 文獻回顧 6
2.1橋梁維護方式定義 6
2.2 橋梁評比系統 8
2.2.1 National Bridge Inspection Standard 8
2.2.2 MEMRRES 8
2.2.3 D.E.R.&U.評估系統 9
2.2.4 紐約州交通局橋梁評估指標 11
2.2.5 模糊橋梁功能評估法 13
2.3 橋梁劣化預測 13
2.3.1 回歸分析 13
2.3.2 可靠度分析 14
2.3.3 馬可夫鏈分析 14
2.4 模糊多目標線性規劃 14
2.4.1 目標式係數明確,限制式係數與常數模糊 15
2.4.2 目標式係數模糊,限制式係數與常數明確 15
2.4.3 目標式係數與限制式係數模糊,限制式常數模糊 16
2.4.4 目標式係數、限制式係數與常數模糊皆模糊 16
2.5小結 16
第三章 研究方法 18
3.1橋梁構件劣化預測 18
3.2橋梁生命週期最佳化整數規劃模式架構 19
3.3模糊數學規劃 20
3.4多目標數學規劃 21
第四章 模式建立 24
4.1規劃階段 24
4.1.1 規劃階段下單一構件最小化維護總成本、最小化維護次數及最大化狀況指標值之規劃模式 24
4.1.2 規劃階段下專案最小化維護總成本、最小化維護次數及最大化狀況指標值之規劃模式 30
4.1.3 規劃階段下路網最小化維護總成本、最小化維護次數及最大化狀況指標值之規劃模式 36
4.2執行階段 42
4.2.1 執行階段下單一構件最小化維護總成本、最小化維護次數及最大化狀況指標值之規劃模式 42
4.2.2 執行階段下專案最小化維護總成本、最小化維護次數及最大化狀況指標值之規劃模式 48
4.2.3 執行階段下路網最小化維護總成本、最小化維護次數及最大化狀況指標值之規劃模式 54
第五章 案例分析與探討 60
5.1規劃階段 62
5.1.1 單構件維護最佳化模式 62
5.1.2 專案維護最佳化模式 64
5.1.3 路網維護最佳化模式 67
5.2執行階段 72
5.2.1單構件維護最佳化模式 72
5.2.2專案維護最佳化模式 74
5.2.3路網維護最佳化模式 77
第六章 結論與建議 82
6.1結論 82
6.2建議 83
參考文獻 85
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