維修加固策略對RC梁橋時變可靠性的影響研究

《維修加固策略對RC梁橋時變可靠性的影響研究》是依託長沙理工大學，由張建仁擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：維修加固策略對RC梁橋時變可靠性的影響研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張建仁
• 依託單位：長沙理工大學

項目摘要

服役鋼筋混凝土（RC）梁橋在不利環境、材料老化以及不斷增長的交通荷載作用下，為了維持可靠性水平需要合理的維修加固。本項目擬結合RC梁橋銹脹開裂模型，考慮隨機參數時空變異性，研究RC梁橋基於銹脹開裂的狀態指標表征方式和計算方法，建立使用期內目標狀態指標的機率分布模型，採用機率有限元方法研究維修加固前可靠指標變化規律，進而提出首次維修加固決策方法。通過室內RC梁腐蝕→加固→腐蝕試驗和維修加固實體工程，研究典型維修加固策略對狀態指標和可靠指標的影響，建立典型維修加固策略與兩類指標提高量的關係模型。研究維修加固後RC梁橋退化機理，實時更新維修加固後混凝土強度和腐蝕率等關鍵隨機參數機率特徵，修正鋼筋腐蝕開始時間和混凝土銹脹開裂模型。在此基礎上，提出維修加固後RC梁橋抗力退化機率預測方法，構建維修加固RC梁橋後繼服役期時變可靠性分析方法，為制訂服役橋樑合理維修加固方案提供依據。

結題摘要

服役多年的RC橋樑在運營階段受到腐蝕環境、車輛荷載等影響，致使橋樑結構可靠性下降，時常需要大量的維修加固。我國73 萬餘座橋樑中，15%以上的橋樑需要維修加固，而我國維修加固資金非常有限。因此，在橋樑維修管理決策過程中開展維修加固前/後RC梁橋退化機理和時變可靠性的研究有重要工程意義和理論價值。 項目組針對鏽蝕RC橋樑加固前/後性能退化現象，開展了如下工作：（1）考慮信息的隨機性，建立了基於目標狀態指標銹脹開裂機率模型。研究材料屬性和荷載的時空變異性，提出了RC梁橋不同失效模式下的時變可靠性分析方法，進而構建基於狀態和可靠指標的RC梁橋的維修加固準則，最終提出了RC梁橋首次維修加固時間的機率預測模型。（2）基於RC梁“腐蝕→加固→腐蝕”試驗，建立了RC梁橋典型維修加固策略的組合模型，進而提出了不同維修加固策略下RC梁橋的抗力計算方法。研究了典型維修加固策略對RC梁橋隨機參數影響，計算了典型維修加固策略對RC梁橋可靠指標的影響量以及基於狀態指標的性能改變數。（3）通過加速腐蝕試驗和實體加固工程研究了維修加固後RC梁橋隨機參數變化規律，構建了維修加固完成後RC 梁橋關鍵參數的機率模型。基於不同加固方式的RC梁橋結構抗力退化模型，提出了維修加固完成後RC梁橋後繼可靠指標計算方法。 本項目結合現場檢測、實驗、理論分析的研究，取得了如下主要成果：（1）建立了鋼板加固RC梁承載力和撓度計算模型。分析表明在保護層厚度相同的條件下，當試驗梁兩主筋鏽蝕均勻時，撓度隨鋼板厚度增加而減小，鋼板厚度每提高1mm，承載力提高15kN~20kN；（2）建立了考慮鏽蝕參數空間變異性的銹脹開裂機率模型，考慮腐蝕參數空間變異性比完全相關和完全不相關條件下的銹脹開裂比例分別高22.9%和低32.8%；（3）提出了鏽蝕RC橋樑時空可靠度計算方法，計算結果表明考慮參數空間特徵時的RC梁橋失效機率比不考慮空間分布特徵時高18%；（4）建立了鏽蝕RC橋樑加固前/後可靠度計算方法，對比了RC橋樑加固前/後可靠指標變化情況，結果表明活載對加固後橋樑的可靠度指標影響最大。 項目組經過4年的刻苦攻關，本項目建立了考慮鏽蝕參數空間變異性的銹脹開裂機率模型，提出了鋼板加固鏽蝕RC梁抗力和變形理論模型以及鏽蝕RC橋樑時空可靠度計算方法。發表了38篇國際國內和會議論文，培養了3名博士，9名碩士。獲得了7項專利，4項軟體著作權