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研究生: 吳右程
Yu-Cheng-Wu
論文名稱: 橋梁工程上構工法方案評選研究-應用演化式高斯過程推論模式(EGPIM)
Construction Method Selection of Bridge Superstructure-Using Evolutionary Gaussian ProcessInference Model
指導教授: 鄭明淵
Min-Yuan Cheng
口試委員: 楊智斌
none
廖國偉
none
吳育偉
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 183
中文關鍵詞: 演化式高斯過程推論模式橋梁工法案例資料庫粒子群演算法貝氏推論
外文關鍵詞: Evolutionary Gaussian Process Inference Model, EGPIM, bridge construction methods, case database, PSO, Bayesian inference
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  • 隨著國內交通建設迅速發展,跨河橋梁與高架橋梁在交通工程中的重要性與日俱增,然而考慮到行人安全、施工成本等等條件,如何選擇適合的工法是橋梁工程專案成功的關鍵。目前在橋梁上構工法之評選設計主要依據橋址環境地形及橋梁之施工特性與適用環境,找出各段可行之施工法組合,再依各段施工法組合評估工期與成本較低之工法,如此一來將導致可進行規劃設計之施工法方案太多,於橋梁規劃階段過程中將耗費大量的人力、時間及成本等現象,另在設計者個人方面常會受到個人主觀意識、理論基礎或民意考量,而未能作出最佳工法選擇,進而造成施工時變更設計、工程延宕及浪費成本情事。
    為解決上述現象,本研究將針對橋梁工法的評選問題建立一套有效預測模式,首先藉由文獻資料和專家訪談蒐集橋梁工法所有影響因子後,再採問卷調查方式確認橋梁工法在評選時所考慮之重要評選因子,結合以案例學習發展建立的演化式高斯過程推論模式,以獲得最佳的橋梁工法選擇方案。
    本模式評選的訓練與測試案例採用國道新建工程局完工的上部結構工法橋梁案例資料,共計447 筆,評選因子方面的決定採用問卷調查結果中超過七成以上專家所勾選之因子,作為工法評選預測因子,並建立橋梁工法案例庫及EGPIM 訓練資料庫後從資料庫內隨機選取訓練及測試案例,應用「演化式高斯過程橋梁工法評選預測模式」進行實例訓練及測試驗證,經測試預測後準確性達98%,測試結果驗證本模式在評估橋梁工法具有相當準確性及
    實務使用之可行性。


    With the rapid development of domestic transportation construction,
    crossing bridges and elevated bridges are gaining importance in Transportation
    Engineering. However, take the conditions such as pedestrian safety and
    construction costs into account, how to choose the bridge construction method
    suitable to a specific bridge project is the key factor to success. The current
    bridge construction design is mainly based on integrating the topography site of the bridge and construction characteristics that fit in the surrounding environment. Additionally, identifying the feasible construction method for each segment, and then evaluate working duration for each segment along with construction method of lower cost. However, this way can result in so many construction projects,which in turn can cause increasing lots of manpower, time and costs.Furthermore, the individual designers are often influenced by personal subjective opinion, limited knowledge, or public considerations. As a result, the final decision may not be the best practice in terms of construction method, which in turn causes changing design of construction, delays and wasting cost.
    In order to solve the above-mentioned phenomena, this study will focus on
    building an effective model in selecting bridge construction methods. First, all influential factors were collected through reviewing literature, interviewing experts in terms of bridge engineering methods. Second, questionnaire survey was used to identify important factors in decision-making, and with combing the development of case studies to establish the evolutionary inference mode from Gaussian process to get the best of the bridge construction method options.The model selection, testing and training was adopted from a total of 447 case data from the National Highway Engineering Bureau of completed superstructure construction method bridges. The prediction factors were selected based on the result surveying experts of which more than 70% checked the factors, which then be used to build bridges construction method case library and EGPIM training database. Cases were selected randomly from the database for training and testing. The application of "evolutionary Gaussian Process bridge construction method selected prediction mode" was used for instant training and test validation. The results showed that the forecasting accuracy is up to 98%,which also can be used to validate the model in evaluating bridge construction method used with considerable accuracy and practical feasibility.

    目錄 VI 圖目錄 IX 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 3 1.3 研究範圍與限制 3 1.4 研究內容與流程4 1.4.1 研究內容與方法4 1.4.2 研究流程5 1.5 論文架構. 8 第二章 文獻回顧 9 2.1 橋梁上部結構工法概述 9 2.1.1 場鑄懸臂工法 9 2.1.1.1 工法概述 9 2.1.1.2 適用條件11 2.1.2 支撐先進工法 12 2.1.2.1 工法概述 12 2.1.2.2 適用條件 13 2.1.3 預鑄節塊工法 14 2.1.3.1 工法概述 14 2.1.3.2 適用條件 16 2.1.4 節塊推進 16 2.1.4.1 工法概述 16 2.1.4.2 適用條件16 2.1.5 場鑄支撐(就地支撐) 18 2.1.5.1 工法概述18 2.1.5.2 適用條件 18 PCI 吊裝工法 19 2.1.6.1 工法概述 19 2.1.7 預鑄斜撐板工法 . 19 2.1.7.1 工法概述 19 2.1.8 其它特殊橋 21 2.1.8.1 拱橋 21 2.1.8.2 π 橋 21 2.1.8.3 斜張橋 22 2.2 國內工法評選相關研究 23 2.2.1 橋梁上部結構工法評選之研究 23 2.2.2 橋梁最佳工法選定專家系統24 2.2.3 案例式推理在橋梁上部結構工法評選之應用25 2.2.4 模糊層級分析法用於決選橋梁施工工法 28 2.3 國內現行上構工法評選流程29 2.4 高斯過程分類推論模式 30 2.4.1 高斯過程(Gaussian process)於二元分類上的應用 31 2.4.2 微粒群演算法 34 2.4.2.1 來源歷史 34 2.4.2.2 演算概念 34 2.4.2.3 演算法流程 37 2.4.3 貝式推論 38 2.4.4 高斯過程分類推論模式.39 2.4.5 EGPIM 特性 45 2.4.6 EGPIM 限制 46 2.4.7 EGPIM 應用 46 第三章 評選因子及案例庫建立 49 3.1 影響因子蒐集建立 49 3.2 評選因子確立 52 3.2.1 問卷調查設計52 3.2.2 問卷回收統計 53 3.2.3 調查結果分析 55 3.3 歷史案例蒐集 58 3.3.1 橋梁案例類型 58 3.3.2 橋梁案例庫建立 58 第四章 預測模式建立及驗證 60 4.1 預測模式建立流程 60 4.2 輸入及輸出變數資料建立61 4.2.1 輸入變數 61 4.2.2 輸出變數 65 4.3 EGPIM 訓練與測試資料庫建立66 4.4 模式訓練及測試驗證 68 4.4.1 訓練與測試案例擇定68 4.4.2 EGPIM 參數設定68 4.4.3 EGPIM 模式建立 69 4.4.3.1 模式建構設備 69 4.4.4 EGPIM 訓練及測試 74 4.4.5 EGPIM 測試成果 78 4.5 小結 87 第五章 結論與建議 88 5.1 結論 88 5.2 建議 89 參考文獻 90 附錄A 橋梁工法案例整理表 A-1 附錄B 預測模式-訓練案例資料 B-1 附錄C 預測模式-測試案例資料 C-1 附錄D 橋梁上部結構工法評選因子問卷調查 D-1

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