تخصيص بهينه تعميرات و نگهداري پل هاي استان مازندران در شرايط محدوديت بودجه با استفاده از الگوريتم ژنتيك

Mazandaran Bridge Maintenance Optimization under Budget Constraint by Genetic Algorithm

پل‌ها با هر شكل سازه‌اي كه طراحي شوند و با هر نوع مصالحي كه ساخته شوند، دير يا زود آثار فرسودگي در آنها ظاهر مي‌شود ليكن در نوع و ميزان اين فرسودگي‌ها و روند گسترش آنها عوامل متعددي مانند شرايط جوي، وقوع سيل يا زلزله، افزايش بار بيش از ميزان طراحي، كيفيت طراحي و اجرا و نوع مصالح تاثيرگذار هستند كه تمامي اين عوامل چنانچه مورد توجه و رسيدگي قرار نگيرند منجر به كاهش عمر مفيد سازه خواهند شد. بنابراين رسيدگي به پل‌ها و تعمير و نگهداري به موقع آنها، موجب افزايش عمر مفيد پل‌ها مي‌گردد. در اين تحقيق پل‌هاي استان مازندران از لحاظ خرابي با ديدگاه تعمير و نگهداري مطالعه شده و وضعيت خرابي و نقص‌هاي هر يك از اين پل‌ها و همچنين وضعيت اين پل‌ها در برابر عواملي همچون بار ترافيكي و ديگر متغيرهاي موثر مورد بررسي قرار گرفته است. پس از انجام بازديدهاي ميداني و جمع‌آوري نتايج مورد نياز، ابتدا پل‌ها براساس معيارهاي ارزيابي نقص، با استفاده از روش تميم گيري چندمعياره تحليل سلسله مراتبي اولويت بندي شده و سپس براساس سطح بودجه در دسترس، اقدامات اصلاحي بر روي هر پل مشخص شد. به اين منظور ابتدا يك مدل برنامه ريزي رياضي خطي ارائه شده و سپس به منظور حل مسئله ابعاد بالا يك الگوريتم فرا‌ابتكاري ژنتيك براي پيدا كردن اقدامات اصلاحي بهينه در نرم افزار MATLAB پياده سازي و توسعه داده شد؛ نتايج نشان مي دهد كه الگوريتم ژنتيك پيشنهادي عملكرد مناسبي در حل مسئله داشته است. به منظور بررسي صحت الگوريتم پيشنهادي، چندين سطح بودجه در نظر گرفته شده و روند تغييرات ميزان اقدامات اصلاحي مورد ارزيابي قرار گرفته است. مشخص گرديد كه با افزايش سطح بودجه، ميزان اثر بخشي از طريق افزايش تعداد اصلاحات با هزينه بيشتر، افزايش مي يابد.

All bridges designed by kind of structure and built by any type of materials, get burnt out sooner or later. These exhaustions are spread due to several factors such as atmospheric conditions, flood or earthquakes, increased over load more than expected in design phase, design and execution quality, and the type of materials affecting that causes to decrease bridge's useful life if these factors will be ignored. Therefore, bridge maintenance makes to increase its useful life if it happens on time. In this paper, Mazandaran province bridges are studied based on failure situation, faults of each bridges, their condition against traffic load and other effective variables.in order to solve the problem, first, required data have been collected by field study after bridges inspection and then bridges are prioritized based on fault evaluation criteria by Analytic Hierarchy Process (AHP) multi attribute decision making method. Finally, corrective actions are determined based on budget level for bridges. To achieve this goal, a linear mathematical programming model firstly presented and then to solve the large scale problem a genetic algorithm has been developed to find the optimal corrective actions. The proposed algorithm is implemented in MATLAB software and results show that the proposed genetic algorithm have suitable performance to solve the problem. Several budget levels have been considered to assess proposed genetic algorithm validation and changing trend of corrective actions number has been studied. It is seen that amount of effectiveness and total number of repairs are increased by soaring budget level.