Smart Maintenance Management of Highway Bridges Subject to Inspections
Notice bibliographique
Résumé
Bridge maintenance management aims to balance life-cycle costs and bridge safety based on inspection data and by predicting the time-dependent bridge deterioration using physics-based models or Markov-based models. Through four independent projects, this dissertation develops maintenance optimization frameworks based on the two approaches, contributing to intelligent infrastructure asset management and sustainable societies.Existing research focused on physics-based models has not explored the use of non-destructive inspection data in predicting the deterioration of pre-stressed concrete highway bridges. Based on a real bridge example, we predict the loss of structural capacity resulting from chloride-induced corrosion, simplified by gamma processes. To make the model more realistic, we consider random vehicle arrivals and varying loads, ensuring failure probabilities are not underestimated. Bayesian inference updates are used to select model parameters and determine the associated temporal structural resistances. Current bridge management systems (BMS) adopt Markov chains to simulate the temporal bridge condition rating drops, which ignore the time effect on bridge deterioration rates and underestimate the failure risks of aging bridges. Current fixed-interval inspection policies may also over-inspect new bridges and under-inspect old bridges. Furthermore, existing BMS fail to consider the effects and costs associated with carbon emissions due to maintenance activities. We propose multi-dimensional Markov models to describe temporal bridge deteriorations, the states of which are translated by the Weibull-baseline proportional hazard model into a single hazard indicator for decision-making. Markov decision processes (MDP) are employed to determine optimal repair schemes with the objective to minimize the expected long-term annual maintenance-associated and detouring-related costs. As an alternative to MDP, we also explore the use of Q-learning for single-bridge maintenance optimization. The decision-making procedure implemented in this thesis resembles a quality control chart with time-variant decision thresholds. Integer programming is used to optimize budget allocation processes for bridge networks. For demonstration purposes, we apply the proposed methodologies to bridges in New York state. Comparative evaluations indicate that the proposed methods outperform existing BMS in terms of information richness and total cost savings. Sensitivity analyses reveal the effects of inspection intervals and budget levels on maintenance policies and network carbon emissions, respectively.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».