本章將說明本計畫之模式架構。首先進行橋梁風險評估與辨識，
建立橋梁綜合能力指標，並針對風險因子:元件老化、洪水及地震，接 著建立維護機率與風險影響程度之評估模式。後續章節依照研究步驟 順序分成四部分進行說明:風險評估模式、橋梁維護機率、橋梁風險影 響程度、群橋成本維護最佳化。
3.1 模式架構
本計畫發展建立一群橋生命週期維護策略最佳化之模式，群橋之 定義為同一工程處管理之橋梁。橋梁風險評估模式中考量之風險因子 分為可視風險(Visible):元件老化與潛勢危害(Invisible):洪水與地震，然 後根據各風險因子分析計算風險成本，再加入用路人風險成本。本計 畫主要包含 4 個步驟。以下按照研究步驟依序論述，如圖 3.1 所示。
步驟一：橋梁風險評估模式
本階段首先針對本土橋梁進行風險辨識，篩選風險因子，其包括 元件老化、洪水、地震等，發展橋梁風險評估模式，並將用路人風險 成本納入橋梁風險評估模式，模式中求得之橋梁維護風險期望值(風險 成本)定義為橋梁綜合能力指標，並按此一指標，作為求解群橋生命週 期最適維護時間及最小總成本之依據。
步驟二：橋梁維護機率
本階段將評估各風險因子之維護發生機率。元件老化與洪水部 分，將依據不同橋梁類型，蒐集 TBMS 歷史檢測紀錄，迴歸找出 CI 及 SSI 下降趨勢，再應用蒙地卡羅模擬因元件老化、洪水沖刷造成橋 梁需維護或重建之機率。地震則是以地震潛勢機率模型計算求得各橋 梁所在地之 PGA。再考量橋梁現有耐震強度(Ay,Ac)，評估橋梁地震損
失進而求得橋梁地震損傷指標，並以蒙地卡羅模擬找出橋梁地震損傷 需維護及重建之機率。
步驟三：橋梁風險影響程度
將橋梁檢測歷史紀錄與維護補強案例庫連結，可建置不同檢測結 果(CI 及 SSI)對應補強成本歷史案例庫，然後應用人工智慧推論模式，
找出案例資料中輸入值(CI 及 SSI)與輸出值維護成本之映射關係，再依 據迴歸橋梁檢測資料所得之橋梁損壞下降趨勢，求得不同年限下元件 老化程度(CI)與洪水沖刷程度(SSI)值，作為前述 AI 輸入值，以推論求 得可能維護成本。地震部分擬參考阪神地震文獻建議使用不同損傷超 越機率所對應之風險成本計算求得。
步驟四：群橋維護成本最佳化
本部分流程將分成三部分完成，分別為橋梁用路人成本評估 E(UC)、生物共生演算法最佳化搜尋與群橋生命週期維護成本最佳化成 果。用路人成本評估橋梁維護或是車輛改道額外增加之成本損失。另 外，生物共生演算法最佳化搜尋分別計算不同維護方案之風險影響程 度，找出符合預算限制下，最低生命週期成本 EGT(Cost)之維護時機組 合。最後，群橋生命週期維護成本最佳化成果可提供橋管單位從生命 週期成本(LCC)的角度，規劃群橋最佳維護時機及成本，在有限維護經 費條件下達到最佳經濟效益。
風險分析開始
3.2 橋梁風險評估模式
本階段首先針對本土橋梁進行風險辨識，分析確認橋梁可能遭受 的風險類別，然後利用影響圖篩選各類風險之風險因子，建置一橋梁 風險評估模式，計算求得橋梁綜合能力指標。
3.2.1 風險辨識
本計畫參考相關文獻[1]，應用影響圖初步確認橋梁之風險因子包 括：承載及使用、元件老化、氣候、地震、洪水等。其中承載及使用 屬於橋梁元件老化所造成之風險，故以元件老化代表作為其風險因 子，加上自然環境之潛勢危害風險因子洪水及地震，共歸納成三項風 險因子。再依此進一步辨識確認造成橋梁損傷及破壞之影響原因，如 圖 3.2 所示。
圖 3.2 橋梁風險因子影響圖
3.2.2 風險評估模式
本計畫風險類別分為可視危害(Visible)與潛勢危害(Invisible)二部 份，如圖 3.3 所示。其中可視危害主要考量元件老化風險因子，其風險 指標為平時 D.E.R.&U.檢測可得之狀況指標(CI，Condition Index)，風 險評估採用蒙地卡羅模擬求得元件老化維護之發生機率。而潛勢危害 則包括洪水沖刷與地震二因子，洪水沖刷部分採用 SSI 值作為風險指
標，在風險評估方面則採用蒙地卡羅模擬不同重現期之洪水事件，以
E(MC):Maintenance Cost，為風險下維護成本。
E(RC): Rebuilding Cost，為橋梁在未維護狀態下，因地震或洪水損
害造成之重建風險成本。
維護成本 重建成本 用路人成本
E(UC)：User Cost，因災害發生，造成橋梁中斷完全改道或是維護 部分改道之用路人成本。
橋梁維護風險成本 E(MC)部分由可視、不可視之機率與成本組 成，如公式 3.2。
M Di j M D i j M Si j M Si j M E i j M Ei j
E ( M C ) P C P C P C
... (3.2) 3.2 式中:
i 某段期間橋梁的使用年限，本計畫 i=1~20 年 j:為同一橋管單位之第 j 座橋梁
PMD：元件老化造成橋梁損壞之維護機率值(Maintenance Probability Caused by Deterioration)。
PMS：洪水造成橋梁損壞之維護機率值(Maintenance Probability Caused by Scour)。
PME：地震造成橋梁損壞之維護機率值 (Maintenance Probability Caused by Earthquake)。
CMD : 元 件 老 化 造 成 橋 梁 損 壞 之 維 護 成 本 (Maintenance Cost of Deterioration)。
CMS：洪水造成橋梁損壞之維護成本(Maintenance Cost of Scour)。
CME： 地 震 造 成 橋 梁 損 壞 之 維 護 成 本 (Maintenance Cost of Earthquake)。