CN114154298A - 一种基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法，属于在役混凝土桥梁维修管养领域。本发明基于时变可靠度分析方法，考虑桥梁建设及运营过程中的多种不确定性，对桥梁维修加固时间进行预测；综合考虑桥梁的安全性及全寿命期成本，以检测及预防性养护间隔为变量，对高速铁路桥梁在运营过程中的管养方案进行多目标优化，得到最优管养方案集，为管养方案的制定以及管养资金的分配提供支撑。本发明充分考虑了桥梁全寿命期内安全性和经济性，全面量化分析了维修行为对结构性能的影响以及经济性分析中的不确定性问题，形成了基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法。
Description
技术领域
本发明涉及在役混凝土桥梁维修管养领域，特别是涉及一种基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法。
背景技术
一直以来我国高铁桥梁建设是分设计、施工和维护不同阶段开展，各阶段责任主体相互配合，工作限界清晰，这种建设模式高效支撑了大规模建设。但是，也正是由于高铁桥梁设计时未深入考虑运营养护需求，施工时一些关键工艺质量出现偏差，建成时虽然能够满足高铁运营性能，但是降低了运营期的耐久性，增加了养护维修成本。需要在针对非常规跨径铁路桥梁的设计方案比选过程中引入全生命周期管理的思想，探索构建基于全生命周期成本的高铁桥梁设计方案比选方法。
自20世纪60年代以来，生命周期成本分析(Life Cycle Cost Analysis,LCCA)被广泛应用于桥梁维护管理策略优化研究领域。近年来针对桥梁项目全生命周期理论应用的研究也取得了重要的研究成果。不同学者从不同的角度对全生命周期成本管理的思想和方法进行了深入的探讨。与此同时，Dellasola、Bull和Singh都发表了比较重要的相关著作，阐述了全生命周期成本管理的基本概念、基本理论和主要方法。Frangopol等人对近几年来桥梁全生命周期成本相关研究中取得的进展进行了总结，并对未来的挑战进行了展望，为采用全生命周期成本分析进行桥梁投资方案比选提供了基础。
从当前的现状来看，实现综合考虑全生命周期的高铁桥梁设计方案选择问题，主要面临三个方面的基本问题，一是难以对高铁桥梁性能演化规律进行定量预测，无法确定设计使用寿命期内桥梁维修加固时间。二是缺乏对高铁桥梁性能演化与全生命周期成本之间的量化关系。如果不掌握高铁桥梁关键构件的性能退化规律，无法在设计、建造和管养时选择合理的方案，对全生命周期成本进行优化控制。三是未能在全生命周期成本分析中对所涉及基础数据及分析模型所带来的不确定性进行考虑，计算结果为某一情境下的全生命周期成本均值，无法体现桥梁全生命期内存在的多种不确定性对分析结果的影响。
因此，亟需针对高速铁路桥梁在服役期内的性能退化模型及维护管养成本进行分析，建立基于时变可靠度的桥梁维护管养策略优化方法。
发明内容
本发明旨在为高速铁路桥梁管养维修方案提供支撑，提供一种基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法。
为实现本发明的目的，采用的具体分析方法如下：针对在役高速铁路桥梁的不同管养维护方案进行全生命周期性能及成本分析，以桥梁关键构件时变可靠度演化入手，对桥梁在寿命期内的主要维护行为实施的时间进行估计；同时在对高铁桥梁性能演化分析的基础上考虑资本的时间价值，计算不同折现率时两种设计方案的全生命周期成本随时间变化情况；考虑桥梁全生命周期计算中所涉及的基础数据、性能预测模型的不确定性，分析桥梁全生命周期成本离散性随预期使用寿命的变化情况。
一种基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法，包括以下步骤：
步骤1、确定典型病害维修技术的可靠度贡献；
步骤2、结合桥梁结构时变可靠度曲线分析确定不同的维修方案；
步骤3、以成本最优、中断交通时间最短和结构安全为目标确定最优维护管养方案。
步骤1包括以下步骤：
步骤11：结合桥梁设计资料，确定典型病害所对应的失效模式，构建桥梁拟维修构件极限状态函数。
步骤12：考虑桥梁关键构件病害特征，结合在役桥梁技术状况评定方法，确定在役桥梁技术状况检算系数。
步骤13：将步骤12所确定的桥梁技术状况检算系数引入步骤11所建立的极限状态函数中，考虑相关变量的不确定性，采用Monte-Carlo结合一次二阶矩方法(MC-FORM)计算待维修构件在某一极限状态下的可靠度指标βt,j，其中t表示时刻，j表示极限状态，下文将βt,j简写为βt。
步骤14：针对不同桥梁关键构件维修方式，建立维修后桥梁关键构件的极限状态函数；
步15：确定极限状态函数中所涉及新增材料，如碳纤维布、钢板、环氧树脂胶等材料变量的均值、标准差、以及分布类型，采用MC-FORM方法计算维修后构件在某一极限状态下的可靠度指标βr，j。
步骤16：对比维修前后桥梁关键构件可靠度指标，确定实质性维护所带来的可靠度贡献Δβ＝βr，j-βt，j。
步骤11中，极限状态函数，如下式所示；
Zj＝Rj-Sj＝gj(X1，X2，…Xn) (1)
式中，Rj和Sj分别为第j种极限状态的广义抗力和广义作用效应，X1，X2，…，Xn为影响拟维修构件性能的n个影响因素，gj(X1，X2，…Xn)为影响因素与第j种极限状态之间的函数关系。
步骤13中，建立考虑在役高速铁路桥梁承载能力检算系数的极限状态函数，如下式所示：
Zj(t)＝gj(ξz，ξc，ξs，X1，X2，…Xn) (2)
确定极限状态函数中所涉及随机变量X的统计特征，采用MC-FORM方法，计算待维修构件可靠度指标：
式中，Pf为桥梁构件在该极限状态下的失效概率，N为Monte-Carlo抽样方法的总抽样次数，n为所有抽样中失效样本的数量，Φ为标准正态分布函数。
步骤2步骤如下：
步骤21：结合所建立的桥梁某一失效模式的极限状态函数，计算成桥状态下桥梁可靠度指标，结合桥梁所处环境及桥梁上的作用效应，计算桥梁在其寿命期内的退化速率α，建立未考虑维护措施的时变可靠度曲线。
步骤22：建立考虑预防性维护措施的时变可靠度曲线。
预防性维护能够对桥梁性能退化过程起到延迟及可靠度小幅提升的作用。一般预防性养护在桥梁运营过程中周期性实施。制定桥梁维护管养方案，需要确定预防性养护的初次实施时间与时间间隔Ti。
考虑分析得到的预防性维护措施所带来的可靠度贡献，结合不同的预防性养护时间间隔，将预防性养护效果曲线与步骤21中计算得到的未考虑维护措施的时变可靠度曲线叠加，得到考虑预防性维护措施的桥梁关键构件时变可靠度曲线。
步骤23：建立考虑实质性维护措施的时变可靠度曲线。
实质性维护能够大幅提升在役桥梁可靠度水平。根据桥梁定期检测评定及可靠度指标分析结果，当桥梁可靠度指标低于目标可靠度指标时，需要进行实质性维护。
结合步骤22中得到的不同预防性维护措施下桥梁关键构件时变可靠度曲线，确定桥梁服役期内实质性维护时间，考虑上述步骤16中分析得到的实质性维护措施所带来的可靠度贡献，将实质性维护所带来的可靠度贡献曲线与考虑预防性养护的桥梁关键构件时变可靠度曲线叠加，得到考虑实质性维护措施的桥梁关键构件时变可靠度曲线。
步骤24：计算各种维修方案的桥梁关键构件全寿命周期成本。
考虑桥梁的建设成本Cc、预防性养护成本、桥梁检定成本、实质性维护成本，同时考虑成本的时间价值以及各类成本数据的不确定性，计算各种维修方案的桥梁关键构件全寿命周期成本。
步骤21中，
式中，
为结构初始抗力均值，
为桥梁结构构件初始抗力的标准差，σS为结构荷载效应的标准差，λ'为钢筋锈蚀速度或者钢材腹板锈蚀速度，γ0为结构重要性系数，β0为结构的初始可靠度指标。
步骤24中，全寿命周期成本公式如下：
式中：CNlc为桥梁生命周期总成本净现值；r为折现率；t为桥梁生命周期内的时间，T为桥梁生命周期时间跨度。Cci为建筑安装工程成本；Cce为建设施工期广义的设备购置成本；Cco为建设施工期其他涉及成本；Ccr为建设施工期预备费；Cmi(t)为第i次桥梁专项检测成本，本项指标与桥梁运营期时间相关；CPM,i为桥梁运营期内第i次预防性维护成本；PPM,i(t)为第i次可靠度下降时桥梁达到或进行预防性维护的失效概率；CEM,i(t)为第i次失效后桥梁的实质性维护成本；PEM,i(t)为第i次可靠度下降时桥梁达到或进行实质性维护的失效概率。
步骤3包括以下步骤：
步骤31一：根据桥梁各关键构件典型病害维修技术种类，以桥梁累积失效概率不高于容许累积失效概率及全寿命周期成本最低为目标，对预防性维护的初次实施时间及实施周期进行优化分析，优化函数如下式所示。
给定参数：β0，Ti，α，βt，TPD；
待定参数：TXI，TZ；
以达到优化目标：
步骤32：根据步骤31得到的最优方案集，考虑预防性维护措施及实质性维护措施在高速铁路桥梁中实施对高速铁路线路交通运营的影响，选择最优维护管养方案。
本发明的有益效果：
本发明充分考虑了桥梁全寿命期内安全性和经济性，全面量化分析了维修行为对结构性能的影响以及经济性分析中的不确定性问题，形成了基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法。首先，本发明能够针对桥梁结构体系的关键失效模式进行识别，针对各失效模式建立极限状态函数，考虑参数不确定性，开展可靠度分析。在该分析过程中，为了解决传统耐久性分析模型无法考虑多因素耦合作用下结构性能退化预测的问题，创新性的提出基于检测/监测数据及结构性能退化模型相结合的性能预测方法。根据在役桥梁结构的不同技术状况检定结果，确定承载能力评定的各项系数，并引入到极限状态方程中，分析结构性能的依时变化规律。其次，本发明中的方法考虑了不同的维修技术对于桥梁性能有不同的改善效果，开展桥梁维修策略优化需要对维修技术带来的结构性能退化模型的改变进行准确评估。本发明中将在役桥梁的维修行为分为预防性维修与实质性维修，并提出预防性维修与实质性维修对于桥梁结构体系性能退化的影响，包括维修加固行为对桥梁结构关键构件可靠度指标的提升Δβ，以及维修养护行为对桥梁结构构件可靠度退化速率的延迟。本发明方法中进而采用全寿命期累积失效概率和全寿命周期成本对桥梁管养的安全性和经济性进行度量。这不只能够反映桥梁在某一时刻的安全性水平，同时能够综合体现桥梁在整个运营期内的安全状态，是桥梁全寿命期内安全性的综合反映。在全寿命期成本分析过程中不仅考虑了资本的时间价值，还考虑了基础数据的不确定性，这使得分析结果更加合理可信，增加优化结果的有效性。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为可靠度分析方法流程图；
图2为预防性维护对桥梁结构关键构件时变可靠度影响示意图；
图3为实质性维护对桥梁结构关键构件时变可靠度影响示意图；
图4为考虑维护行为的桥梁结构关键构件时变可靠度曲线示意图；
图5为桥梁管养维护方案最优解集示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1-5所示，本发明所述的一种基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法，包括以下步骤：
1.确定桥梁结构关键构件典型病害维修技术的可靠度贡献，分析步骤如下：
步骤一：结合桥梁设计资料，确定典型病害所对应的失效模式，构建桥梁拟维修构件极限状态函数，如下式所示；
Zj＝Rj-Sj＝gj(X1，X2，…Xn) (1)
式中，Rj和Sj分别为第j种极限状态的广义抗力和广义作用效应，X1，X2，…，Xn为影响拟维修构件性能的n个影响因素，gj(X1，X2，…Xn)为影响因素与第j种极限状态之间的函数关系。
步骤二：考虑桥梁关键构件病害特征，结合在役桥梁技术状况评定方法，确定在役桥梁技术状况检算系数；
考虑高速铁路桥梁构件缺损状况、材质劣化状况、桥梁结构损伤总体状况，结合桥梁基频、缺损状况、锈蚀电位、混凝土电阻率、混凝土碳化状况、钢筋保护层厚度、氯离子含量、混凝土强度等因素确定桥梁承载能力检算系数ξz、承载能力恶化系数ξe、混凝土的截面折减系数ξc和钢筋的截面折减系数ξs等桥梁技术状况检算系数。
步骤三：将步骤二所确定的桥梁技术状况检算系数引入所建立的极限状态函数中，考虑相关变量的不确定性，采用Monte-Carlo结合一次二阶矩方法(MC-FORM)计算待维修构件在某一极限状态下的可靠度指标βt。其中MC-FORM方法分析流程如图1所示
建立考虑在役高速铁路桥梁承载能力检算系数的极限状态函数，如下式所示：
Zj(t)＝gj(ξz，ξc，ξs，X1，X2，…Xn) (2)
确定极限状态函数中所涉及随机变量X的统计特征，采用MC-FORM方法，计算待维修构件可靠度指标：
式中，Pf为桥梁构件在该极限状态下的失效概率，N为Monte-Carlo抽样方法的总抽样次数，n为所有抽样中失效样本的数量，Φ为标准正态分布函数。
步骤四：针对不同桥梁关键构件维修方式，建立维修后桥梁关键构件极限状态函数。
步骤五：确定极限状态函数中所涉及新增材料，如碳纤维布、钢板、环氧树脂胶等材料变量的均值、标准差、以及分布类型，采用MC-FORM方法计算维修后构件在某一极限状态下的可靠度指标βr。
步骤六：对比维修前后桥梁关键构件可靠度指标，确定实质性维护所带来的可靠度贡献，如图2和图3所示。
维修技术的可靠度贡献不仅包括维修加固行为对桥梁结构关键构件可靠度指标的提升Δβ，同时还包括维修养护行为对桥梁结构构件可靠度退化速率的延迟。
2.结合桥梁结构时变可靠度曲线分析确定不同的维修方案，分析步骤如下：
步骤一：结合所建立的桥梁某一失效模式的极限状态函数，计算成桥状态下桥梁可靠度指标，结合桥梁所处环境及桥梁上的作用效应，计算桥梁在其寿命期内的退化速率α，建立未考虑维护的时变可靠度曲线；
由α定义可知，在既有桥梁结构是否需要进行综合改造决策时，我们无法由α定义式得到结构体系可靠度指标退化率的具体值。因此，本研究在已假定的抗力模型基础上，基于一些假定提出了结构可靠度退化率模型。
由可靠度定义
结构极限状态函数Z＝R(t)-S
抗力R的时变模型可以表示为
R＝R0g(t) (5)
令
则有
其中，R0-结构初始抗力，g(t)-结构抗力衰减函数，λ'-为钢筋锈蚀速度或者钢材腹板锈蚀速度，r0-为钢筋初始直径或者腹板设计厚度。
将(6)代入(4)得：
其中，μR0-结构初始抗力均值，μS-结构荷载效应均值，σR(t)-结构在t时刻抗力的标准差，σR和σS分别为结构抗力和荷载效应的标准差。
Lind近似的指出，当
时近似有
则：
令
由
得
由
得：
由于结构在生命周期内
则
即有：
式中，
为桥梁结构构件初始抗力的标准差，γ0为结构重要性系数，β0为结构的初始可靠度指标。
步骤二：考虑预防性维护的时变可靠度曲线
预防性维护能够对桥梁性能退化过程起到延迟及可靠度小幅提升的作用。一般预防性养护在桥梁运营过程中周期性实施。制定桥梁维护管养方案，需要确定预防性养护的时间间隔Ti。
考虑分析得到的预防性维护措施所带来的可靠度贡献，结合不同的预防性养护时间间隔，将预防性养护效果曲线与步骤一中计算得到的未考虑维护措施的时变可靠度曲线叠加，得到考虑预防性养护的桥梁关键构件时变可靠度曲线。
步骤三：建立考虑实质性维护的时变可靠度曲线
实质性维护能够大幅提升在役桥梁可靠度水平。根据桥梁定期检测评定及可靠度指标分析结果，当桥梁可靠度指标低于目标可靠度指标时，需要进行实质性维护。
结合步骤二中得到的不同预防性维护措施下桥梁关键构件时变可靠度曲线，确定桥梁服役期内实质性维护时间，考虑分析得到的实质性维护措施所带来的可靠度贡献，将实质性维护所带来的可靠度贡献曲线与考虑预防性养护的桥梁关键构件时变可靠度曲线叠加，得到考虑实质性维护措施的桥梁关键构件时变可靠度曲线，如图4所示。
步骤四：计算各种维修方案的桥梁关键构件全寿命周期成本。
考虑桥梁的建设成本Cc、预防性养护成本、桥梁检定成本、实质性维护成本，同时考虑成本的时间价值以及各类成本数据的不确定性，计算各种维修方案的桥梁关键构件全寿命周期成本。
式中：CNlc为桥梁生命周期总成本净现值；r为折现率；t为桥梁生命周期内的时间，T为桥梁生命周期时间跨度。Cci为建筑安装工程成本；Cce为建设施工期广义的设备购置成本；Cco为建设施工期其他涉及成本；Ccr为建设施工期预备费；Cmi(t)为第i次桥梁专项检测成本，本项指标与桥梁运营期时间相关；CPM,i为桥梁运营期内第i次预防性维护成本；PPM,i(t)为第i次可靠度下降时桥梁达到或进行预防性维护的失效概率；CEM,i(t)为第i次失效后桥梁的实质性维护成本；PEM,i(t)为第i次可靠度下降时桥梁达到或进行实质性维护的失效概率；
其中，对于建设基年，即建设期的成本Cci、Cce、Cco、Ccr视为初始成本，通常不考虑时间价值。CPM,i为预防性维护成本，与采取预防性维护的时间点和时间间隔有关。PPM为结构预防性维护对应的失效概率，用于判断桥梁进行预防性维护的时间。CEM,j为实质性维护的成本，与采取实质性维护的时间点和时间间隔有关。PEM为由结构可靠度指标决定的失效概率，用于判断桥梁进行实质性维护的时间。
3.以成本最优、中断交通时间最短和性能可靠为目标确定优化方案，包括以下步骤：
步骤一：根据桥梁各关键构件典型病害维修技术种类，以桥梁累积失效概率不高于容许累积失效概率及全寿命周期成本最低为目标，对预防性维护的初次实施时间及实施周期进行优化分析，优化函数如下式所示。
给定参数：β0，Ti，α，βt，TPD；
待定参数：TXI，TZ；
以达到优化目标：
式中，TPD为预防性维修对于结构可靠度退化的延迟时间，TXI为初次预防性维修实施时间，Tz为预防性维修实施周期，Pf为桥梁结构的累积失效概率，Pf,target为累积失效概率容许值，CNlc为全寿命周期成本现值。
步骤二：根据步骤一得到的最优方案集，如图5中圆圈所示，考虑预防性维护措施及实质性维护措施在高速铁路桥梁中实施对高速铁路线路交通运营的影响，选择最优维护管养方案。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范围。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、确定典型病害维修技术的可靠度贡献；
步骤2、结合桥梁结构时变可靠度曲线分析确定不同的维修方案；
步骤3、以成本最优、中断交通时间最短和结构安全为目标确定最优维护管养方案。
2.如权利要求1所述的基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法，其特征在于，步骤1包括以下步骤：
步骤11：结合桥梁设计资料，确定典型病害所对应的失效模式，构建桥梁拟维修构件极限状态函数；
步骤12：考虑桥梁关键构件病害特征，结合在役桥梁技术状况评定方法，确定在役桥梁技术状况检算系数；
步骤13：将步骤12所确定的桥梁技术状况检算系数引入步骤11所建立的极限状态函数中，考虑相关变量的不确定性，采用Monte-Carlo结合一次二阶矩方法计算待维修构件在某一极限状态下的可靠度指标βt,j；
步骤14：针对不同桥梁关键构件维修方式，建立维修后桥梁关键构件的极限状态函数；
步骤15：确定极限状态函数中所涉及新增材料变量的均值、标准差、以及分布类型，采用Monte-Carlo结合一次二阶矩方法计算维修后构件在某一极限状态下的可靠度指标βr,j；
步骤16：对比维修前后桥梁关键构件可靠度指标，确定实质性维护所带来的可靠度贡献△β＝βr,j-βt,j。
3.如权利要求2所述的基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法，其特征在于，步骤11中，极限状态函数如下式所示：
Zj＝Rj-Sj＝gj(X1，X2，…Xn) (1)
式中，Rj和Sj分别为第j种极限状态的广义抗力和广义作用效应，X1，X2，…，Xn为影响拟维修构件性能的n个影响因素，gj(X1，X2，…，Xn)为影响因素与第j种极限状态之间的函数关系。
4.如权利要求3所述的基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法，其特征在于：步骤13中，建立考虑在役高速铁路桥梁承载能力检算系数的极限状态函数，如下式所示：
Zj(t)＝gj(ξz，ξc，ξs，X1，X2，…Xn) (2)
ξz为桥梁承载能力检算系数，ξc为混凝土的截面折减系数，ξs钢筋的截面折减系数；
确定极限状态函数中所涉及随机变量X的统计特征，采用Monte-Carlo结合一次二阶矩方法方法，计算待维修构件可靠度指标：
式中，Pf为桥梁构件在该极限状态下的失效概率，N为Monte-Carlo抽样方法的总抽样次数，n为所有抽样中失效样本的数量，Φ为标准正态分布函数。
5.如权利要求4所述的基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法，其特征在于，步骤2具体如下：
步骤21：结合所建立的桥梁某一失效模式的极限状态函数，计算成桥状态下桥梁可靠度指标，结合桥梁所处环境及桥梁上的作用效应，计算桥梁在其寿命期内的退化速率α，建立未考虑维护措施的时变可靠度曲线；
步骤22：建立考虑预防性维护措施的时变可靠度曲线；
制定桥梁维护管养方案，需要确定预防性养护的初次实施时间与时间间隔Ti；考虑分析得到的预防性维护措施所带来的可靠度贡献，结合不同的预防性养护时间间隔，将预防性养护效果曲线与步骤21中计算得到的未考虑维护措施的时变可靠度曲线叠加，得到考虑预防性维护措施的桥梁关键构件时变可靠度曲线；
步骤23：建立考虑实质性维护措施的时变可靠度曲线；
结合步骤22中得到的不同预防性维护措施下桥梁关键构件时变可靠度曲线，确定桥梁服役期内实质性维护时间，考虑步骤16中分析得到的实质性维护措施所带来的可靠度贡献，将实质性维护所带来的可靠度贡献曲线与考虑预防性养护的桥梁关键构件时变可靠度曲线叠加，得到考虑实质性维护措施的桥梁关键构件时变可靠度曲线；
步骤24：计算各种维修方案的桥梁关键构件全寿命周期成本；
考虑桥梁的建设成本Cc、预防性养护成本、桥梁检定成本、实质性维护成本，同时考虑成本的时间价值以及各类成本数据的不确定性，计算各种维修方案的桥梁关键构件全寿命周期成本。
6.如权利要求5所述的基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法，其特征在于，步骤21中，
式中，
为结构初始抗力均值，
为桥梁结构构件初始抗力的标准差，σS为结构荷载效应的标准差，λ'为钢筋锈蚀速度或者钢材腹板锈蚀速度，γ0为结构重要性系数，β0为结构的初始可靠度指标。
7.如权利要求5所述的基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法，其特征在于，步骤24中，全寿命周期成本公式如下：
式中：CNlc为桥梁生命周期总成本净现值；r为折现率；t为桥梁生命周期内的时间，T为桥梁生命周期时间跨度；Cci为建筑安装工程成本；Cce为建设施工期广义的设备购置成本；Cco为建设施工期其他涉及成本；Ccr为建设施工期预备费；Cmi(t)为第i次桥梁专项检测成本，本项指标与桥梁运营期时间相关；CPM,i为桥梁运营期内第i次预防性维护成本；PPM,i(t)为第i次可靠度下降时桥梁达到或进行预防性维护的失效概率；CEM,i(t)为第i次失效后桥梁的实质性维护成本；PEM,i(t)为第i次可靠度下降时桥梁达到或进行实质性维护的失效概率。
8.如权利要求5所述的基于时变可靠度的桥梁维修方案多目标优化方法，其特征在于，步骤3包括以下步骤：
步骤31：根据桥梁各关键构件典型病害维修技术种类，以桥梁累积失效概率不高于容许累积失效概率及全寿命周期成本最低为目标，对预防性维护的初次实施时间及实施周期进行优化分析，优化函数如下式所示；
给定参数：β0，Ti，α，βt，TPD；
待定参数：TXI，TZ；
以达到优化目标：
式中，TPD为预防性维修对于结构可靠度退化的延迟时间，TXI为初次预防性维修实施时间，Tz为预防性维修实施周期，Pf为桥梁结构的累积失效概率，Pf,target为累积失效概率容许值，CNlc为全寿命周期成本现值；
步骤32：根据步骤31得到的最优方案集，考虑预防性维护措施及实质性维护措施在高速铁路桥梁中实施对高速铁路线路交通运营的影响，选择最优维护管养方案。
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