沿海在役鋼筋混凝土橋梁性能退化及剩余使用壽命預(yù)測.pdf

1、沿海地區(qū)的公路橋梁由于受到氯離子的侵蝕等環(huán)境因素使得鋼筋銹蝕，進(jìn)而結(jié)構(gòu)性能劣化、抗力衰減，甚至是倒塌破壞，不得不花費(fèi)大量資金維修加固甚至是重建，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會影響。本文在國家自然基金“在役混凝土箱梁橋時變承載力的分析理論及試驗研究”的資助下，結(jié)合“臺州沿海混凝土橋梁性能退化及災(zāi)變機(jī)理研究”項目，基于全壽命周期理論，對沿海在役混凝土橋梁的性能劣化機(jī)理從耐久性、可靠性展開研究與討論，預(yù)測既有混凝土橋梁的耐久性壽命、承載力壽命

2、，進(jìn)而確定結(jié)構(gòu)的剩余使用壽命以及橋梁的最佳維護(hù)策略等。主要研究工作如下:
　　1、從耐久性、可靠性以及全壽命周期理念三個方面綜述和概括了混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)測剩余使用壽命的研究進(jìn)展及預(yù)測模型，指出研究現(xiàn)狀及存在的不足;統(tǒng)計分析了臺州地區(qū)340座混凝土橋梁病害發(fā)生的部位，重點(diǎn)研究下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性和可靠性，從而評估結(jié)構(gòu)的安全性;
　　2、針對臺州沿?；炷翗蛄航?jīng)受氯離子侵蝕、混凝土碳化以及鋼筋銹蝕的劣化特點(diǎn)，在碳化深度的計算模型中引

3、入了水灰比參數(shù)，并進(jìn)行了構(gòu)件層次上的混凝土碳化和鋼筋的銹脹的動態(tài)可靠度的分析計算，預(yù)測了工程實例的耐久性壽命，為橋梁管養(yǎng)部門提供可靠的依據(jù);
　　3、提出了基于荷載影響因子和氯離子結(jié)合能力的兩種因素耦合的氯離子擴(kuò)散的修正模型，與傳統(tǒng)的考慮單一因素的氯離子擴(kuò)散模型相比，修正的氯離子擴(kuò)散模型更貼近混凝土橋梁的實際，更加合理;基于此氯離子擴(kuò)散的修正模型，建立了考慮荷載影響因子和氯離子結(jié)合能力的兩種因素的鋼筋銹蝕模型，并與現(xiàn)有的鋼筋銹蝕模

4、型進(jìn)行了對比，所提出的考慮荷載影響因子和氯離子結(jié)合能力的兩種因素的鋼筋銹蝕模型更加合理，為準(zhǔn)確的預(yù)測混凝土橋梁的剩余壽命提供理論依據(jù);
　　4、基于上述氯離子擴(kuò)散修正模型和鋼筋銹蝕模型（材料劣化模型），只考慮鋼筋材料對結(jié)構(gòu)抗力衰減的影響，計算分析了背景橋梁各構(gòu)件的時變可靠度與失效概率，進(jìn)一步預(yù)測了剩余使用壽命;
　　5、基于系統(tǒng)部件可靠性評估的壽命分布函數(shù)，應(yīng)用于橋梁工程，對結(jié)構(gòu)的各個構(gòu)件的連接形式（串聯(lián)、并聯(lián)以及混聯(lián)）進(jìn)行

5、了失效概率的計算分析，給出了尋求基于壽命周期函數(shù)的最佳維護(hù)策略的步驟，從失效概率和累積成本找出最優(yōu)的維修加固方案，結(jié)合工程實例進(jìn)行了驗證為橋梁管養(yǎng)部門提供理論指導(dǎo);
　　6、沿海地區(qū)公路橋梁性能的劣化表征為可靠性指標(biāo)和狀態(tài)指標(biāo)的劣化，建立了可靠性指標(biāo)和狀態(tài)指標(biāo)的劣化模型，性能劣化模型中考慮了荷載和環(huán)境的影響，并以性能指標(biāo)劣化模型為基準(zhǔn)，建立了全壽命周期內(nèi)的維護(hù)策略的優(yōu)化模型，利用遺傳算法(GA)對優(yōu)化模型進(jìn)行了分析計算，綜合評價了