混凝土桥梁抗弯承载能力的退化分析

目的研究钢筋锈蚀对混凝土桥梁抗弯承载能力的影响,实现混凝土桥梁抗弯承载能力的时变分析,为混凝土桥梁的全寿命分析与设计奠定基础.方法在实桥设计分析中,将锈蚀率作为基本变量进行混凝土桥梁的抗弯承载能力的时变退化分析,分析过程考虑了普钢钢筋强度、预应力钢筋强度、钢筋与混凝土之间的粘结强度等随锈蚀率的特性变化,从而进一步分析不同锈蚀率、不同位置钢筋锈蚀工况下混凝土桥梁的时变抗弯承载能力.结果分析结果表明,对于预应力混凝土桥梁,预应力钢筋的锈蚀会引起桥梁承载能力的大幅下降,当预应力钢筋锈蚀率为4.2%时,算例T梁桥的抗弯承载能力下降高达16%.结论预应力混凝土桥梁中预应力钢筋的耐久性尤为重要,尤其是最外层预应力钢筋,必须采取措施避免预应力钢筋出现锈蚀情况,确保桥梁结构的安全性能.     

混凝土连续梁桥使用期的时变体系可靠度计算

混凝土连续梁桥在使用期间的体系可靠度反映了其整体可靠性水平.由于桥梁在使用期间的抗力是随时间变化的,因此其体系可靠度也具有时变性.介绍并修正了桥梁抗力参数的时变模型和荷载模型,提出了混凝土连续梁桥时变体系可靠度计算方法,并结合一工程实例验证了该方法的可行性与有效性.     

桥梁结构时变可靠度分析计算过程研究

现今桥梁结构可靠度的计算的方法有很多,但是大多数都只是关于桥梁结构时不变可靠度的,所谓的时变可靠度的计算,是针对结构抗力在基准期内是否发生变化的一种称谓。一旦涉及抗力的衰减,桥梁结构的可靠度的计算分析过程就更加复杂起来了,令很多初学者难以理清思路,因此本文介绍了桥梁结构时变可靠度的计算分析过程,以供参考。     

钢筋混凝土简支T梁桥加固后的体系时变可靠度

为分析钢筋混凝土简支T梁桥加固后承栽能力的变化趋势,对钢筋混凝土简支T梁桥上部结构加固前后的体系时变可靠度进行了计算分析．在计算过程中,推导了构件加固前后正截面承载能力的统计参数,并确定了其分布类型,然后利用蒙特卡罗法编制了串联方法计算加固后桥梁上部结构体系时变可靠度的计算程序．计算结果表明,在常用的4种桥梁上部结构加固方法中,体外预应力加固上部结构后的可靠度指标上升幅度最大,且桥梁承载能力再次衰减的速率最小．     

基于响应面法的混凝土桥梁时变可靠度分析

为了求解劣化环境作用时混凝土桥梁的时变可靠度,建立了基于改进响应面法和确定性的混凝土桥梁退化过程分析方法相结合的混凝土桥梁时变可靠度分析方法.利用FORTRAN95分别编写了混凝土桥梁耐久性分析程序CBDAS和可靠度分析程序PIRSM.以一座预应力混凝土简支梁为对象,分析了不同极限状态下结构力学性能指标的可靠度随时间的...     

在役混凝土桥梁可靠度分析

桥梁结构在环境荷载与服役荷载的共同作用下,随着龄期的延长,出现耐久性能退化、承载能力降低的现象,利用可靠度方法研究了结构抗力的时变性能.通过建立荷载效应概率模型,实现对在役混凝土桥梁可靠度的分析.采用该方法对一座服役32年的钢筋混凝土简支T型梁桥进行了分析.结果表明,评估基准期内该桥梁结构的可靠指标的降低与抗弯抗力衰减规律一致,继续服役6年后结构的抗弯可靠指标不符合要求,需进行抗弯维修加固.     

退化结构时变可靠度分析

退化结构的检修问题都涉及时变结构可靠度的计算.对退化结构的时变可靠度,抗力必须表为随机过程.该文考虑退化结构功能函数随机过程,并考虑活载为连续随机过程、 Poisson过程以及Bernoulli过程,由之导出一个时段内的时变可靠度公式.以混凝土碳化引起的主筋锈蚀的公路桥T型梁为例,计算了这3种活载过程下的时变可靠度.算例表明,对相同的初始抗力,退化结构在设计使用年限的时变可靠度明显低于目标时不变可靠度.用作用和抗力的均值和方差在t时刻的瞬时值代入Cornell可靠度指标而计算的"时变可靠度指标"不反映可靠度.     

基于时变可靠度的梁桥性能退化研究

通过分析混凝土结构耐久性退化原理,得到钢筋和混凝土材料性能的时变过程,进一步建立抗力与荷载的随机过程.通过将设计基准期等分成N段,求得每段内的可靠度,根据可靠度的概率意义得到时变可靠指标.比较了JC法与蒙特卡罗抽样法的计算精度,结果表明可以用JC法代替蒙特卡罗法计算时变可靠度指标.研究了混凝土保护层厚度和荷载变化对时变可靠指标的影响.     

预应力混凝土简支梁的桥静力挠度可靠度分析

依据可靠度理论、相关可靠度设计标准和桥梁设计规范,推导基于最大挠度计算的预应力混凝土简支梁桥正常使用极限状态功能函数.分析功能函数中包含混凝土强度、弹性模量等随机变量的分布类型,利用Monte Carlo法进行可靠指标的计算.选取交通部公路桥涵通用图(2008版)中的预应力混凝土简支梁桥为例,借助Monte Carlo的重要抽样法,利用C++编程实现可靠指标的计算,揭示并分析按规范设计的预应力混凝土简支T梁的静力挠度可靠度水平.选取轻度腐蚀、一般腐蚀和严重腐蚀3种桥梁服役环境对应的抗力退化模型,计算静力挠度可靠度指标随着时间的演变过程.结果表明,按规范设计的各个标准跨径预应力混凝土简支T梁的静力挠度可靠度处于相对较高的水平,但对于腐蚀环境,桥梁在运营一段时间后(50a),挠度可靠度指标急剧下降,由设计初始状态下的3.58下降到2.00左右,对应失效概率增大.     

基于贝叶斯方法的时变可靠度分析

针对现役钢筋混凝土桥梁时变可靠度分析的现状,首先根据主观经验信息确定了一个抗力统计参数退化模型,然后结合结构实际检测信息,运用贝叶斯方法综合这两类信息,并进行了推断,从而对模型参数进行了更新,并利用更新后的参数对混凝土模型和钢筋锈蚀模型进行了修正,最后结合已有的荷载效应分析理论,计算时变可靠度,给出了一个计算实例.     

基于长期监测数据的桥梁局部时变可靠度分析

本研究提出了一个基于长期监测数据的桥梁局部时变可靠度分析方法。首先,对原始监测应变数据进行预处理,滤掉电磁干扰导致的异常数据;然后,考虑到季度温度效应对监测应变数据统计特征的影响,基于年温度监测数据,采用聚类分析法,对桥梁局部位置的监测数据进行统计时间段划分,实现了统计时间段内荷载效应数据对应统计特征的提取;进而,结合结构抗力经时变化模型,对桥梁结构考虑抗力衰减的抗力时变概率分布进行分析;最后,对在役桥梁局部监测点位置进行了全期局部时变可靠度分析。通过实桥数据分析,验证了所提方法的合理性和有效性,为桥梁结构局部时变可靠度分析提供了理论基础和应用方法。     

在役梁式桥可靠度评估

针对在役梁式桥的可靠度进行评估,建立了桥梁系统可靠度计算的串并联计算模型.基于ADINA有限元软件建立考虑梁式桥桥梁检测损伤的有限元模型.根据桥梁受力特点建立了桥梁体系失效模型和失效路径的分析方法,进行了失效模型分析.利用评估载荷的极大值和抗力衰减的概率计算模型求得系统的时变可靠度并对可靠度进行评估.结果表明:改进的在役桥梁可靠度评估模型其评估结果与实际的桥梁检测结果相一致.     

考虑拉索抗力退化的斜拉桥体系可靠度评估

疲劳损伤和大气腐蚀作用致使斜拉索性能退化,影响斜拉桥运营期的安全水平.为了分析拉索抗力退化对斜拉桥体系可靠度的影响,建立了斜拉索抗力退化的串并联概率模型,提出基于机器学习的斜拉桥时变体系可靠度分析方法.以经典斜拉桥和某大跨度双塔混凝土斜拉桥为工程背景,研究了考虑拉索抗力退化的结构时变体系可靠度.研究结果表明:对于稀索体系的小跨度斜拉桥,随着斜拉索抗力的逐步退化,桥梁结构体系的主要的失效路径为由梁和塔的弯曲失效逐渐转变为由拉索腐蚀引起的拉索强度失效;当拉索抗力退化后的可靠度低于主梁关键截面可靠度时,结构体系可靠度将显著降低;对于密索体系的大跨度斜拉桥,在拉索疲劳和腐蚀共同作用下,该斜拉桥体系可靠指标将在29年降低到5.2.     

钢筋混凝土桥梁构件的时变可靠度分析

桥梁蜕化降低了桥梁的抗力 ,增加其不定性 ,降低了桥梁的可靠度。该文根据混凝土中氯离子扩散及其引起的钢筋锈蚀的机理 ,建立了钢筋混凝土构件的蜕化模型 ,并运用 Monte Carlo方法计算了锈蚀钢筋混凝土构件在和平稳二项活荷载过程和随机恒荷载联合作用下的时变失效概率。结果表明 :活荷载变异系数影响最大 ,活荷载变化次数其次 ,活荷载的出现概率也有一定影响。恒荷载变异系数和抗力初始值的变异系数的影响很小。     

结构时变可靠度计算的全随机过程模型

为了对既有结构的可靠性进行正确评估，必须考虑时间变化的影响，对目前可靠度分析中采用的只考虑荷载随时间变化的半随机过程模型进行改进。基于结构抗力和作用效应相互独立的基本假设，充分依据作用效应和抗力的时变特性，考虑结构抗力为独立增量过程，并计算了抗力的自相关系数，得到了计算结构失效概率的近似算法，建立了结构时变可靠度计算的全随机过程模型。通过实例验证，该方法简单易行，便于工程应用，为基于时变可靠度理论的既有结构评估和寿命预测提供理论依据。     

既有桥梁外贴纤维布加固后可靠度分析

对国内外大量纤维布加固试验进行了分析计算,得到了钢筋混凝土矩形桥梁构件计算模式不定性系数的统计参数.讨论了钢筋锈蚀、混凝土强度、纤维布加固耐久性以及荷载等影响因素变化对既有桥梁结构承载力的影响,参考既有桥梁结构全寿命可靠度分析,确定了加固后既有桥梁锈蚀延迟期的长度.在国内外纤维片材加固混凝土结构的耐久性试验的基础上,提出在加固后可以不考虑纤维布材料的老化及其纤维布材料与混凝土粘结界面的退化,使加固后钢筋混凝土构件承载力极限状态可靠度分析得到简化.研究了加固后既有桥梁抗力计算方法,并结合一座实际桥梁工程进行了加固后可靠度计算.该方法具有一定的工程应用意义,可以作为既有桥梁加固评估的理论依据.     

基于可靠度的混凝土桥梁构件最优检测/维修规划

由于中国有大量桥梁日趋老化 ,桥梁检查 /维修日益重要 ,该文给出了一种基于时变可靠度的优化桥梁检测 /维修规划的方法。考虑到桥梁抗力和荷载固有的不定性 ,加之老化增大了抗力的不定性 ,最优的检测 /维修方案在保证桥梁的可靠度指标在设计工作寿命内大于容许限的基础上 ,使桥梁全寿命期的检修费用和失效损失总和最小。结果表明 :检测间隔和维修策略对失效损失最敏感。     

使用碳纤维板加固的RC梁桥服役过程可靠度指标分析

基于大气环境下混凝土强度的衰减模型和钢筋的锈蚀模型,考虑材料性能、几何参数和计算模式的不定性,建立了服役RC桥梁加固前和加固后的抗力时变模型。并结合一座实桥运用JC验算点法,计算出了服役50年的桥梁在加固前和加固后的可靠度指标,加固前可靠度指标降为3.576 4,通过碳纤维板加固后可靠度指标提升至4.611,满足了规范对可靠度指标的要求,且在今后50年服役中都能满足可靠度要求。算例分析表明该加固方案是可行的。最后对恒载的变异系数和活载的变异系数进行了分析,发现汽车活载对可靠度指标的影响最大,验证了交通量的变化是影响目前桥梁结构功能退化的主要原因这一结论。     

亚健康公路混凝土梁式桥的限载方法研究

 为合理适度地利用亚健康公路梁式桥的通行能力,引入了亚健康公路梁式桥的使用承载能力的概念,基于工程可靠度的分析方法,结合实际现役亚健康公路梁式桥的外观检查、荷载试验及有限元分析结果,以混凝土梁式桥的裂缝宽度作为广义抗力,综合考虑了运营荷载、钢筋锈蚀等随机因素,探讨了亚健康公路混凝土桥梁使用承载能力的可靠度分析方法,结合工程实例提出了亚健康桥梁的限载方法,为现役亚健康公路桥梁的科学限载及合理使用提供了理论依据。     

考虑温度与时变因素耦合的混凝土桥梁增量分析方法

为了准确掌握在材料时变特性因素(如混凝土弹性模量、收缩徐变、预应力钢筋松弛等)与温度变化耦合作用下混凝土桥梁施工期及运营期结构效应变化历史,基于时间序列划分,采用增量形式的虚功平衡方程,推导考虑温度变化与材料时变因素耦合的有限元求解方程;结合具体时变函数表达,建立考虑温度耦合作用时混凝土时变弹性模量修正公式及时间增量步内一维梁单元计入时变因素影响的杆端荷载项表达式。结合实际工程,采用所提出的计算方法进行编程计算,将考虑温度耦合作用的计算结果与不考虑温度耦合作用的计算结果及实测结果进行对比分析。研究结果表明:考虑温度耦合作用的长期挠度计算结果与实测结果更接近,说明考虑温度与时变特性耦合效应的增量分析计算方法能有效提高混凝土桥梁计算分析的准确性和可靠性。