混凝土橋梁耐久性評估與預(yù)測.pdf

1、混凝土橋梁是公路和城市橋梁的主導(dǎo)橋型。由于其材料自身和使用環(huán)境的因素，往往存在各種各樣的耐久性問題，必須進(jìn)行周期性的維修養(yǎng)護(hù)。由于工程實(shí)際問題的復(fù)雜性，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評估和壽命預(yù)測會(huì)遇到大量隨機(jī)、模糊以及不完整的信息，尚無理想的混凝土橋梁耐久性評估及壽命預(yù)測方法。在綜述國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對混凝土橋梁耐久性相關(guān)問題開展了如下研究：
　　1.提出一種基于層次分析法和證據(jù)理論的混凝土橋梁耐久性狀況群體評估方法。首先，將全橋劃分為

2、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)和橋面系三部分，并進(jìn)一步劃分為一系列部件、構(gòu)件；其次，各個(gè)層次上指標(biāo)權(quán)重的確定和底層指標(biāo)的耐久性狀況評估均由評估專家群體分別完成，專家個(gè)體權(quán)重由專家個(gè)體評估結(jié)果與理想結(jié)果的模糊距離確定；然后，將專家的評估意見加權(quán)平均，獲得專家組的評估意見；最后，采用證據(jù)合成理論，從底層開始，逐層評估，直至得出最終評估結(jié)果。采用該方法評估廣清高速公路天坪嶺大橋和湖南常寧茭河口大橋的評估，用于驗(yàn)證該方法的可行性。
　　2.在對既有混

3、凝土結(jié)構(gòu)碳化模型總結(jié)分析的基礎(chǔ)上，提出預(yù)測碳化深度的貝葉斯更新方法。首先，選擇幾個(gè)碳化模型并平均賦以權(quán)重，以其加權(quán)平均值作為先驗(yàn)?zāi)Ｐ皖A(yù)測碳化深度；然后，應(yīng)用工程檢測信息，對模型的分布參數(shù)和權(quán)重進(jìn)行更新；最后，用更新后的模型參數(shù)和權(quán)重進(jìn)行碳化深度預(yù)測。用一個(gè)10年期自然碳化試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性，并將其用于新華高架橋的耐久性評估。結(jié)果表明該方法可有效提高碳化深度計(jì)算的精確性。
　　3.提出一種能考慮CO2濃度、溫度隨時(shí)間變化的碳化

4、深度計(jì)算方法。利用最新的氣候變化數(shù)據(jù)和氣候變化預(yù)測模型，研究了CO2濃度升高和氣候變化對碳化深度、鋼筋腐蝕概率、混凝土橋梁表面開裂面積比和承載能力可靠度的影響。結(jié)果表明：CO2排放和氣候變化加速混凝土碳化腐蝕，A1F1和A1B排放策略下混凝土碳化速度分別提高33％和24%左右，A1F1和A1B排放策略下鋼筋開始腐蝕概率和正常使用極限狀態(tài)耐久性失效概率均較氣候不變情形有所提高，其中保護(hù)層質(zhì)量越差，失效概率提高幅度越大。
　　4.研究

5、了氣候變化對氯鹽環(huán)境下混凝土橋梁耐久性的影響。首先提出一個(gè)計(jì)算混凝土中氯離子擴(kuò)散的新方法，該方法不僅能考慮混凝土摻合料、齡期、溫度、濕度、混凝土與氯離子結(jié)合能力的影響，而且能考慮混凝土結(jié)構(gòu)服役期內(nèi)大氣溫度、大氣濕度和凍融損傷程度的時(shí)變效應(yīng)。考慮劣化空間變異性特征，研究了A1F1和A1B排放策略對混凝土橋梁耐久性的影響。結(jié)果表明：（1）未來40年，A1F1和A1B排放策略比氣候不變情形的銹蝕開裂比例分別提高15%和12%，嚴(yán)重銹蝕開裂比例

6、分別提高19%和14%；（2）對完好混凝土橋梁，不同截面的失效具有高度相關(guān)性，其體系可靠度可由關(guān)鍵截面如跨中截面的可靠度代替，而對劣化的鋼筋混凝土梁，應(yīng)考慮鋼筋銹蝕的空間變異性。
　　5.基于等超越概率原則，根據(jù)混凝土橋梁的預(yù)期使用壽命和拓寬前既有橋梁使用年限，分析了拓寬混凝土橋梁的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期、車輛荷載和設(shè)計(jì)人群的取值。考慮混凝土橋梁拼寬后新、舊組合結(jié)構(gòu)的不同步劣化引起的橫向分布系數(shù)時(shí)變性，建立了拓寬后新、舊橋梁的時(shí)變可靠性模型。