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在役混凝土简支梁桥的检测鉴定与可靠性评估

作　者: 王爱华
导　师: 于广明
学　校: 青岛理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 桥梁结构剩余使用寿命目标可靠指标理工大学硕士学位论文在役桥梁混凝土强度结构构件结构可靠度分析荷载效应
分类号: U445.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 44次
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内容摘要

随着经济建设和交通事业的飞速发展,我国现有桥梁中相当一部分由于设计荷载标准偏低及其他环境复杂和超载使用,出现桥面龟裂、破损、钢筋锈蚀、混凝土碳化深度严重等问题,严重影响桥梁的正常使用,部分旧桥已经处于危桥状态。因此,对在役桥梁现状进行检测、鉴定和剩余寿命的预测,意义重大,引起了工程技术人员的广泛关注。在役桥梁结构的可靠性评定及其剩余寿命的预测是我国桥梁工程界亟待解决的问题。本文针对这一问题,运用时变可靠度理论,对在役桥梁结构进行时变可靠性分析和现状评估,并根据结构的衰减规律,对在役桥梁结构进行剩余寿命预测。本文所做的工作和取得的主要成果如下:1.总结了桥梁结构的检测内容,包括混凝土的强度、缺陷以及碳化深度的检测,钢筋锈蚀程度的检测,结构变形以及裂缝的检测等。2.归纳分析了结构可靠度的一些基本概念和基本理论,并提出了可靠指标一些常用的计算方法,如一次二阶矩法、JC法、蒙特卡罗方法等。3.本文考虑了结构构件材料性能、几何参数以及计算模式的不定性对桥梁结构抗力衰减的影响,同时考虑到抗力随时间的衰减,在借鉴前人研究成果的基础上引入了时间参数,建立了桥梁结构抗力的衰减模型。4.混凝土桥梁的荷载主要由永久荷载和可变荷载组成,基本可变荷载中主要部分是车辆荷载及其影响力。桥梁在服役过程中,影响可变荷载效应的参数都是随时间变化的随机变量,例如车辆荷载、轴重、桥上的车辆数、路面状况等。本文以交通部“公路桥梁车辆荷载研究”课题组调查得出的上述随机变量数据为依据,建立在役梁桥的荷载模型。5.目标可靠指标是结构可靠性鉴定的基本依据,目前,在役桥梁可靠度评定都没有考虑目标可靠指标的时变性,可能会导致评估结论出现偏差。对考虑目标可靠指标时变的在役桥梁动态可靠度评估方法进行探讨,并提出了结构可靠性等级评定的定量计算方法,将时变可靠度理论与现行的《工程结构可靠性鉴定标准》中的评定等级结合起来,提高了评定的客观性。6.以往结构可靠性分析都是采用静态可靠度方法,这与工程实际存在一定差距。本文在借鉴前人研究成果的基础上,引入时变可靠度理论,应用桥梁结构抗力衰减模型和荷载模型,建立桥梁结构对应于某一极限状态的时变可靠度的极限状态方程。7.由于抗力是关于时间的函数,本文首先将抗力离散化,然后通过建立桥梁结构关于某一时刻的极限状态方程,求出该时刻桥梁结构的时变可靠指标β(t),最后把时变可靠指标与结构的目标可靠指标[β]相比较,便可以评价桥梁结构的现状。8.应用ANSYS软件对混凝土简支梁桥进行静载试验模拟和模态分析,得到与现场试验吻合的结果。在混凝土简支梁桥剩余使用寿命的预测中,借鉴了建筑工程中的基于时变可靠性的分析方法,预测混凝土简支梁桥结构在一定可靠度水平下的剩余使用寿命。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-12
第1章绪论  12-24
  1.1 在役桥梁检测鉴定与剩余寿命预测的必要性  12-14
  1.2 相关研究的历史和现状  14-22
    1.2.1 在役混凝土桥梁的检测历史及研究现状  14-17
    1.2.2 在役混凝土桥梁的可靠性鉴定评估研究现状  17-19
    1.2.3 在役桥梁剩余使用寿命预测的历史及研究现状  19-22
  1.3 本文研究内容  22-24
第2章在役混凝土简支梁桥的检测  24-31
  2.1 引言  24-25
  2.2 在役桥梁检测的内容与方法  25-31
    2.2.1 桥面系检测  25-26
    2.2.2 在役桥梁混凝土强度检测  26-27
    2.2.3 碳化深度值测量  27-28
    2.2.4 桥梁中钢筋位置和钢筋锈蚀检测  28-30
    2.2.5 混凝土桥梁裂缝的检测  30-31
第3章在役混凝土简支梁桥的可靠性分析  31-49
  3.1 结构可靠度基本理论  31-37
    3.1.1 结构可靠度理论的发展和应用  31-32
    3.1.2 结构可靠度分析的基本概念  32-37
  3.2 在役桥梁的可靠度分析  37-39
    3.2.1 在役桥梁结构可靠性的特点  37-38
    3.2.2 在役桥梁结构可靠性的数学模型  38-39
  3.3 在役桥梁可靠度的实用计算方法  39-45
    3.3.1 一次二阶矩法  40-41
    3.3.2 改进的一次二阶矩法  41-42
    3.3.3 JC方法  42-44
    3.3.4 蒙特卡罗法  44-45
  3.4 桥梁结构体系可靠度的计算  45-49
    3.4.1 结构体系可靠度计算理论的发展  45-46
    3.4.2 结构体系基本系统的划分  46-47
    3.4.3 基于PNET方法的结构体系可靠性计算  47-49
第4章在役简支梁桥结构抗力的分布及统计参数的研究  49-65
  4.1 引言  49
  4.2 在役简支梁桥结构的抗力衰减模型  49-50
  4.3 在役桥梁结构的抗力随机过程模型  50-60
    4.3.1 结构抗力不定性因素的分析  52-55
    4.3.2 抗力基本参数的统计特征  55-60
  4.4 随机时变结构抗力的平稳化随机过程模型  60-65
第5章荷载对在役桥梁可靠性评估的影响  65-76
  5.1 引言  65-66
  5.2 桥梁恒载的概率模型  66-71
    5.2.1 桥面铺装层自重和桥梁结构构件自重  67-69
    5.2.2 桥梁结构自重统计分析  69-71
  5.3 桥梁活载的概率模型  71-76
    5.3.1 桥梁结构车辆荷载的概率模型  71-74
    5.3.2 人群荷载  74-75
    5.3.3 车辆冲击力  75-76
第6章在役混凝土桥梁剩余使用寿命预测  76-88
  6.1 概述  76
  6.2 混凝土桥梁使用寿命评估准则  76-78
  6.3 在役混凝土桥梁剩余寿命评估  78-88
    6.3.1 在役桥梁剩余寿命评估方法  78-80
    6.3.2 在役桥梁结构时变可靠指标和时变目标可靠指标的计算  80-82
    6.3.3 桥梁构件的结构可靠性评定  82-83
    6.3.4 桥梁结构体系的可靠性评定  83
    6.3.5 桥梁结构体系可靠度等级划分  83-84
    6.3.6 基于可靠度的在役桥梁结构寿命预测  84-88
第7章实例桥梁工程检测鉴定及剩余使用寿命预测  88-112
  7.1 工程概况  88
  7.2 混凝土桥梁结构的检测结果  88-93
  7.3 静载荷试验  93-97
  7.4 动载荷试验  97-98
  7.5 检测鉴定结论及建议  98-99
  7.6 ANSYS模拟桥梁静、动荷载实验分析  99-104
    7.6.1 有限元分析方法简介  99-101
    7.6.2 有限元模型  101-102
    7.6.3 实桥模拟  102-104
    7.6.4 结果的对比与分析  104
  7.7 钢筋混凝土简支梁桥剩余寿命预测  104-112
    7.7.1 荷载效应计算  104-107
    7.7.2 根据规范计算桥梁抗力  107-108
    7.7.3 JC法计算可靠指标  108-110
    7.7.4 结构剩余寿命预测  110-112
第8章结论与展望  112-114
  8.1 结论  112-113
  8.2 需进一步研究的问题  113-114
参考文献  114-120
攻读硕士学位期间公开发表的论文  120-121
攻读硕士学位期间公开发表的专利  121
攻读硕士学位期间参与的科研项目  121-122
致谢  122

在役混凝土简支梁桥的检测鉴定与可靠性评估

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