基于可靠度理论预应力混凝土桥梁使用寿命预测研究

针对预应力混凝土桥因耐久性或承载能力无法达到要求而寿命终结,为对其耐久性和安全性进行有效评估,基于抗力衰减和可靠度理论建立预应力混凝土桥使用寿命预测方法。该方法考虑混凝土碳化、钢筋锈蚀、预应力损失和荷载效应等因素,依据设计规范,以临界可靠指标的形式给出预应力混凝土桥碳化寿命、锈胀开裂寿命和承载能力寿命终结的判定标准,得出碳化寿命、锈胀开裂寿命和抗弯承载能力寿命的极限状态方程,对桥梁的使用寿命进行预测。采用该方法对某新建预应力混凝土梁桥的碳化寿命、锈胀开裂寿命和承载能力寿命进行预测。理论研究和应用结果表明,在一般大气环境及正常养护和运营条件下,该桥耐久性和承载能力在设计基准期内满足要求,并根据预测结果给出运营过程中检测周期的建议;该方法可有效评估预应力混凝土桥使用寿命。     

海洋环境下基于可靠度的混凝土结构耐久性评估

钢筋锈蚀是造成混凝土结构耐久性失效的最主要原因,海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀的主要因素是C l-侵蚀。本文考虑氯离子的渗透随机过程,建立了海洋环境下结构抗力的随机模型;以桥梁服役状态下,钢筋锈蚀导致结构性能劣化为出发点,运用可靠度分析方法,对海洋环境下钢筋混凝土结构不同时期计入耐久性的承载力进行了分析,并用于某跨海大桥墩柱的耐久性评估。     

模糊综合评价方法在桥梁耐久性评估中的应用

对在役混凝土桥梁结构耐久性进行评估是评价其工作性态是否满足设计要求的关键所在。将桥梁划分成桥梁结构、桥梁构件2个层次,并按照不同构件内的耐久性劣化影响因素的差异选取各因素隶属函数,从而建立了在役混凝土桥梁结构耐久性的2层次多指标评估模型。桥梁整体耐久性划分为5个模糊等级,对应于完好、较好、较差、差、危险5个耐久性状态。该文基于模糊数学理论,利用最大隶属原则评定了一实桥的耐久性等级。     

使混凝土和钢桥长寿的涂抹材料

降低桥梁寿命的最大的原因,是雨水、道路撒水、喷防冻结剂产生的冻解水和水影响造成的材料劣化。混凝土桥寿命降低的原因是由于水渗人造成的钢筋、PC钢棒锈蚀;涂层劣化造成的钢材锈蚀使钢桥寿命降低。桥面铺设寿命降低的原因是由于防水层劣化、桥面积水造成的铺设损伤。该文对优于通用的混凝土保护材料及在钢桥的钢床中使用的涂层系列防水材料进行了论述。     

基于性能劣化分析的钢桥维护策略优化研究

为保证桥梁的安全性与适用性,同时合理控制全寿命期总成本,在桥梁性能劣化分析的基础上,对钢桥维护策略优化的多目标动态优化方法进行研究.用可靠度指标与状态指标表征桥梁性能状态,考虑环境、荷载及材料特性的影响,提出基于损伤累积的桥梁可靠度指标与状态指标劣化模型;以全寿命成本最小为目标、以可靠度指标和状态指标为约束条件,分别建立加固策略及维修策略的优化模型.通过引入改进的Logistic动态粒子群优化算法结合Monte-carlo模拟与"乘大数"的惩罚策略实现多目标优化求解.通过对钢拱梁组合体系的天津海河国泰桥主桥运营期维修加固策略进行优化,证明了该方法的有效性和适用性.     

基于可靠度理论的桥梁寿命预测研究

桥梁结构各种损伤的不断累积势必会造成桥梁性能劣化,导致承载能力和耐久性下降,最终影响其正常使用并造成安全隐患。如何科学合理地评估既有钢筋混凝土桥梁的可靠性,并对其剩余使用寿命进行预测,已成为目前国内外桥梁学术界研究的重点问题之一。本文以时变可靠度理论为依据,结合已有的材料耐久性的研究成果,从可靠性和使用寿命入手对既有简支梁桥进行了研究分析。     

基于可靠度理论的桥梁寿命预测研究

桥梁结构各种损伤的不断累积势必会造成桥梁性能劣化,导致承载能力和耐久性下降,最终影响其正常使用并造成安全隐患。如何科学合理地评估既有钢筋混凝土桥梁的可靠性,并对其剩余使用寿命进行预测,已成为目前国内外桥梁学术界研究的重点课题之一。以时变可靠度理论为依据,结合已有的材料耐久性的研究成果,从可靠性和使用寿命入手,对既有简支梁桥进行了研究分析。     

基于全寿命周期的桥梁安全和耐久性设计研究

随着我国基础设施建设的不断推进,桥梁数量不断增加,桥梁的设计也经历了从容许应力法到基于可靠度的极限状态设计法。根据对以往桥梁的设计、建设和养护经验看,桥梁的工作性能贯穿于其设计寿命的整个时期,因此产生了桥梁全寿命周期设计的理念。系统介绍了基于全寿命周期的桥梁设计理念,给出了其设计流程,并与传统设计方法进行了对比分析。从桥梁的安全和耐久性出发给出了桥梁安全和耐久性的时间功能函数,并给出了设计步骤,最后以日喀则地区某市政桥梁设计为例,给出了桥梁全寿命周期设计工程应用实例。     

承载能力极限状态下CFRP加固前后锈蚀RC桥梁时变可靠性比较分析

该文结合一座实桥,运用JC法分别计算了承载能力极限状态下,CFRP加固前后锈蚀(坑蚀)RC桥梁的时变可靠度指标。考虑钢筋均匀锈蚀和坑蚀的情况下,对CFRP加固RC桥梁后承载能力极限状态的时变可靠性进行了分析。结果表明:CFRP加固能够明显地提高锈蚀RC梁的可靠性能,可靠度指标能提高1左右。坑蚀情况下可靠度指标比均匀锈蚀的可靠度指标低,并且随时间的增加可靠度指标退化更显著,因此用均匀锈蚀模型会过高地预测加固后桥梁继续服役的耐久性,坑蚀模型更加符合加固后桥梁结构性能评估的需要。     

锈蚀钢索服役性能以及换索条件研究

桥梁钢索在服役一段时间后会不可避免地发生锈蚀,导致结构的安全性、耐久性降低。通过对高强钢丝的锈蚀程度和其力学性能之间的关系进行研究,当钢丝直径较小时,表面微小的刻痕或凹坑虽然不会造成其抗拉强度的大幅降低,但会严重削弱其疲劳性能,即锈蚀的出现易导致高强钢丝的疲劳断裂,而非拉伸断裂,尤其是当蚀坑出现时,钢丝的残余疲劳寿命迅速下降。通过结合相关实桥的换索案例及断裂钢丝的电镜扫描图,对高强钢丝断裂的相关因素进行分析,并提出了拉索残余寿命评估的相关流程和建议。     

基于模糊评价理论和层次分析的混凝土梁式桥综合性能评估

为了研究混凝土梁式桥梁综合性能的评估方法,采用层次分析方法建立了包含结构安全性、耐久性以及适用性的综合评估模型.根据混凝土梁式桥梁的特点从桥梁结构的安全性、耐久性以及适用性的角度出发,分别建立了基于目标层、准则层和指标层的桥梁结构的安全性评估模型以及基于目标层和指标层的桥梁结构的耐久性、适用性的评估模型.在已建立的评估模型的基础上,根据各指标的确定权重和评价标准,采用模糊理论对其安全性、耐久性和适用性分别进行评估,根据模糊理论的最大隶属度原则确定其评估结果.最后基于桥梁的安全性、耐久性和适用性的单项评估结果,对桥梁结构的综合性能进行评估分析.结论表明,该方法能够较好地反映混凝土梁式桥梁的综合性能,得出的性能评估结果与实际相适应,可以为桥梁结构的养护维修奠定理论基础.     

碳化对混凝土桥梁使用寿命的影响

对于印度来说,由于危桥数量的增加和资金的短缺,有必要建立一个有效的桥梁管理系统.在该系统中,评价一座桥梁的剩余寿命成为关键的一步,包括模拟混凝土内部复杂的劣化机理,如碳化、氯离子、硫酸盐等化学腐蚀导致混凝土内部的劣化.由于缺乏桥梁修建时所用材料的特性、建造技术、暴露条件和养护质量等信息,使得评估桥梁的剩余寿命更为复杂.因此,参数研究已经被用来了解碳化引起的混凝土桥梁的劣化.该研究中也包括碳化对锈蚀开始时间和扩展时间的影响.基于研究,建议修改印度混凝土桥梁设计规范IRC:21(2000)中的一些条款,以延长桥梁的使用寿命.     

混凝土桥梁全寿命设计方法和例证

针对传统桥梁设计方法存在后期维护成本过高、维修资源分配不合理和服役期性能缺乏预见性等不足,提出基于寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法.建立混凝土桥梁全寿命成本模型作为优化目标函数,并将截面尺寸、混凝土强度和服役期维修时机处理作为设计变量,从结构应力、几何参数和材料参数出发构造约束条件,构建了服役期劣化桥梁性能与维护对策的关系模型,从而验证混凝土桥梁全寿命设计方法优化模型和设计流程.研究结果表明:基于全寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法合理,能够在设计阶段考虑服役期性能、维护方案及维修成本,平衡初始造价和后期维护成本.     

基于全寿命周期抗震性能的桥梁结构维修决策方法研究进展

为了给桥梁维修管理工作提供参考并探索该领域未来的发展方向,综述了目前国内外基于全寿命周期抗震性能的桥梁结构维修决策方法的研究进展。首先,总结了基于地震危险性、地震易损性、结构失效后果的桥梁全寿命周期地震风险评估方法并单独介绍地震危险性与地震易损性分析方法。其次,介绍了常见的桥梁全寿命周期耐久性维护与抗震维修加固方法。随后,讨论了地震引起的桥梁破坏所导致的经济与人员伤亡损失的计算方法、采取特定维修措施的情况下产生的直接与间接维修成本计算方法;并进行了相应的成本效益分析。最后,从风险的角度讨论了桥梁全寿命周期抗震维修决策的相关要点:介绍了桥梁全寿命周期内的基本维修策略,包括根据维修时刻桥梁性能是否达到阈值划分的预防性维修与必要性维修,以及根据维修程度划分的完美维修、非完美维修、最小限度维修;同时也论述了引入多目标优化技术的桥梁全寿命维修决策方法的研究进展。综合分析结果表明:全寿命周期抗震性能指标变化趋势对维修决策的制定具有指导作用,从全寿命周期角度的考量能有效提高项目的成本效益,使得维修决策更为经济合理。引入预防性维修的维修策略能够有效节约维修成本,同时使桥梁全寿命周期风险维持于较低水平。     

预应力混凝土桥梁因钢束锈蚀的非线性分析

钢束锈蚀的混凝土桥梁非线性分析方法的研究,对于在役损伤的预应力混凝土桥梁的失效机理分析或耐久性评估都具有一定的意义。针对锈蚀钢束与混凝土间存在的粘结与滑移问题,以Saenz公式和Skogman公式分别作为混凝土和预应力钢束的应力-应变本构关系,采用非线性弹簧模拟,提出刚臂元-非线性弹簧元-钢束元的方法,对锈蚀钢束与混凝土之间的粘结滑移进行分析。并以具体工程实例进行了分析计算,证明了所提出的方法用于预应力混凝土桥梁关于钢束锈蚀非线性分析的有效性。     

基于随机性的混凝土碳化寿命预测

基于影响混凝土碳化深度的各类因素,提出了混凝土桥梁的碳化时变随机模型。现以混凝土碳化深度达到钢筋表面这一状态作为结构的耐久性失效的极限状态,建立混凝土桥梁碳化程度时变可靠度分析及剩余寿命预测模型,并现以福建一座服役中混凝土桥梁为例,进行碳化可靠度分析和剩余寿命评估。该方法得到的结论对实际桥梁的耐久性评价和桥梁日常维护决策提供了依据。     

对桥梁钢构件锈蚀影响的分析

桥梁结构体系中,由于钢构件的锈蚀,往往会使结构耐久性降低。所以要对桥梁结构尤其是存在钢构件的桥梁进行精确而详细的分析,就要专门对锈蚀问题进行分析。本文给出了锈蚀分析的一种方法,并以实际算例对钢桥梁结构的锈蚀进行了分析。     

冰冻海域全寿命周期的桥梁结构耐久性关键技术研究

将全寿命周期的结构耐久性理念贯穿设计、施工、运营及维护的全过程.通过耐久性方案的合理设计、施工过程的精细控制、关键参数的在线监测、结构状态的科学评估和大桥管养的有效及时等全寿命周期的过程控制,全面提高青岛海湾大桥的运营效率,实现大桥全寿命周期成本最优配置.通过耐久性在线监测,动态评估结构剩余使用寿命,确定技术可行、经济合理的防腐蚀技术措施,最终建立基于动态数据的桥梁管养技术.     

考虑生命周期的钢筋混凝土简支梁桥耐久性设计过程

分析了现有桥梁设计理论在保证结构耐久性方面的不足,并以"全寿命设计"的思想为基础,以钢筋混凝土简支梁桥为例,对现有设计理论与方法做出了改进,提出了由确定设计使用寿命、性能设计、养护维修设计和全寿命成本分析构成的耐久性设计过程.     

既有钢筋混凝土桥梁模糊随机可靠性评价

由于钢筋锈蚀、混凝土碳化和日益增加的交通荷载影响,桥梁性能随着时间劣化,可靠性降低。因此,在分析影响既有钢筋混凝土桥梁可靠性不确定性因素的基础上,将这些因素归结为随机性和模糊性,以模糊随机变量为基本变量,考虑桥梁在服役过程中的耐久性损伤对可靠性的影响,针对既有桥梁荷载的分析背景同拟建桥梁的不同,进一步考虑模糊性,建立了考虑失效准则模糊性的模糊随机状态方程,将JC法改进用于计算模糊随机可靠指标,以装配式简支梁桥可靠性评价为例给出了具体方法和过程。