在役钢筋混凝土桥梁安全性评估与剩余寿命预测研究

论文摘要

钢筋混凝土桥梁在使用过程中由于自然环境、使用功能改变、损伤累积等因素的影响,将直接导致结构材料劣化及承载潜力下降。同时,随着时间的推移,大量的钢筋混凝土桥梁将步入老化期,这些因素对结构的安全性、适用性及耐久性产生了较大的影响。面对日益艰巨的公路钢筋混凝土危旧桥梁改造任务,急需找到一种合理可靠的在役桥梁安全性评估和剩余寿命预测技术。本文结合山东省交通科技项目《公路桥梁检测评价与加固综合技术研究》,在总结目前国内外研究成果和现行规范的基础上,对桥梁综合安全性评估指标体系与评估方法进行了研究,并提出了在役混凝土梁桥剩余寿命的预测方法,主要成果如下:1.对在役钢筋混凝土桥梁划分了评定层次,针对桥梁调研中不同桥梁结构构件的劣化状况以及对桥梁的整体安全性的影响程度,提出了典型桥梁构件安全性的评定指标,并把使用安全性列入评估体系,建立了钢筋混凝土梁桥安全性评估的指标体系。2.在已建立的评估指标体系的基础上,参考已有资料和现行规范,提出了每一评判指标的评估准则,利用多级模糊综合评判的方法对桥梁的安全性进行评估,并采用贴近度法确定桥梁安全等级。3.根据检测资料修正既有钢筋混凝土梁桥的抗力劣化模型和荷载模型,计算在役钢筋混凝土梁桥的承载能力检算指标,并以设定的寿命终止准则阀值为依据,提出了钢筋混凝土梁桥剩余使用寿命预测方法。4.对从实际桥梁上拆除下来的6根钢筋混凝土空心板梁进行了弯曲荷载试验。分析比较了钢筋混土梁的截面应变、挠度、最大裂缝宽度、最大裂缝高度在各级荷载下的变化规律。试验结果表明已经服役了11年且有一定累积损伤的钢筋混凝土旧梁仍然基本符合平截面假定,旧梁破坏前出现较大的变形和裂缝,破坏仍然呈延性性质。基于空心板梁的抗弯承载力试验,得到了钢筋混凝土梁承载力退化与锈蚀程度、混凝土劣化程度的关系,并为桥梁安全性评估提供了依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及研究意义
• 1.2 桥梁安全性评估的国内外研究现状
• 1.3 现有的桥梁安全性评估方法
• 1.4 混凝土桥梁剩余寿命的预测
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 在役桥梁系统安全性综合评估指标体系研究
• 2.1 前言
• 2.2 在役桥梁系统安全性评估的内容与程序
• 2.3 桥梁安全性评估指标体系的构成
• 2.4 小结
• 3 安全性评估理论
• 3.1 前言
• 3.2 层次分析法基本原理
• 3.3 模糊综合评估方法
• 3.4 小结
• 4 公路桥梁系统安全性评估方法
• 4.1 前言
• 4.2 建立评估对象的因素集
• 4.3 建立评估等级集
• 4.4 安全性指标的评估等级标准
• 4.5 确定因素权重集
• 4.6 构造指标评判矩阵及求解评判结果
• 4.7 实例
• 4.8 小结
• 5 在役钢筋混凝土桥梁剩余寿命预测
• 5.1 前言
• 5.2 结构时变可靠度的基本理论
• 5.3 在役桥梁结构随机时变抗力的概率模型
• 5.4 在役桥梁结构剩余寿命预测的荷载模型
• 5.5 在役桥梁构件剩余寿命终止准则的确定
• 5.6 在役桥梁构件剩余寿命预测方法
• 5.7 算例
• 5.8 小结
• 6 锈蚀钢筋混凝土空心板梁受弯性能试验研究
• 6.1 试验概况
• 6.2 试验结果及分析
• 6.3 承载能力检算
• 6.4 结论及建议
• 7 结论与展望
• 7.1 本文的主要研究成果
• 7.2 今后需进一步解决的问题
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 参考文献