沿海在役鋼筋混凝土橋梁性能退化及剩余使用壽命預測.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，進而結構性能劣化、抗力衰減，甚至是倒塌破壞，不得不花費大量資金維修加固甚至是重建，造成巨大的經(jīng)濟損失和嚴重的社會影響。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，結合“臺州沿海混凝土橋梁性能退化及災變機理研究”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理從耐久性、可靠性展開研究與討論，預測既有混凝土橋梁的耐久性壽命、承載力壽命

2、，進而確定結構的剩余使用壽命以及橋梁的最佳維護策略等。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構預測剩余使用壽命的研究進展及預測模型，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，重點研究下部結構構件的耐久性和可靠性，從而評估結構的安全性;
　　2、針對臺州沿海混凝土橋梁經(jīng)受氯離子侵蝕、混凝土碳化以及鋼筋銹蝕的劣化特點，在碳化深度的計算模型中引

3、入了水灰比參數(shù)，并進行了構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合能力的兩種因素耦合的氯離子擴散的修正模型，與傳統(tǒng)的考慮單一因素的氯離子擴散模型相比，修正的氯離子擴散模型更貼近混凝土橋梁的實際，更加合理;基于此氯離子擴散的修正模型，建立了考慮荷載影響因子和氯離子結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、型進行了對比，所提出的考慮荷載影響因子和氯離子結合能力的兩種因素的鋼筋銹蝕模型更加合理，為準確的預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構抗力衰減的影響，計算分析了背景橋梁各構件的時變可靠度與失效概率，進一步預測了剩余使用壽命;
　　5、基于系統(tǒng)部件可靠性評估的壽命分布函數(shù)，應用于橋梁工程，對結構的各個構件的連接形式（串聯(lián)、并聯(lián)以及混聯(lián)）進行

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，結合工程實例進行了驗證為橋梁管養(yǎng)部門提供理論指導;
　　6、沿海地區(qū)公路橋梁性能的劣化表征為可靠性指標和狀態(tài)指標的劣化，建立了可靠性指標和狀態(tài)指標的劣化模型，性能劣化模型中考慮了荷載和環(huán)境的影響，并以性能指標劣化模型為基準，建立了全壽命周期內(nèi)的維護策略的優(yōu)化模型，利用遺傳算法(GA)對優(yōu)化模型進行了分析計算，綜合評價了