本文關(guān)鍵詞：沿海在役鋼筋混凝土橋梁性能退化及剩余使用壽命預(yù)測　出處：《浙江大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：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(jié)構(gòu)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(jié)合“臺州沿海混凝土橋梁性能退化及災(zāi)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(yù)測既有混凝土橋梁的耐久性壽命、承載力壽命,進而確定結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)預(yù)測剩余使用壽命的研究進展及預(yù)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(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性和可靠性,從而評估結(jié)構(gòu)的安全性； 2、針對臺州沿�；炷翗蛄航�(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入了水灰比參數(shù),并進行了構(gòu)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(yù)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(jié)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(jié)合能力的兩種因素的鋼筋銹蝕模型,并與現(xiàn)有的鋼筋銹蝕模型進行了對比,所提出的考慮荷載影響因子和氯離子結(jié)合能力的兩種因素的鋼筋銹蝕模型更加合理,為準確的預(yù)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(jié)構(gòu)抗力衰減的影響,計算分析了背景橋梁各構(gòu)件的時變可靠度與失效概率,進一步預(yù)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(yīng)用于橋梁工程,對結(jié)構(gòu)的各個構(gòu)件的連接形式(串聯(lián)、并聯(lián)以及混聯(lián))進行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(jié)合工程實例進行了驗證為橋梁管養(yǎng)部門提供理論指導(dǎo)； 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,綜合評價了全壽命周期內(nèi)的經(jīng)濟效益,給出了數(shù)值實例的最優(yōu)維護策略。
[Abstract]:Based on the theory of full - life cycle theory and the research and discussion on the performance degradation mechanism of coastal active concrete bridge from durability and reliability , this paper predicts the durability and life of existing concrete bridge , and then determines the remaining service life of the structure and the best maintenance strategy of the bridge . The main research work is as follows : 1 . The research progress and prediction model of the remaining useful life of the concrete structure are summarized and summarized from three aspects of durability , reliability and life cycle concept . 2 . According to the characteristics of chloride ion erosion , concrete carbonization and deterioration of reinforcement corrosion , the water - cement ratio parameter is introduced in the calculation model of carbonation depth , and the analysis and calculation of the dynamic reliability of concrete carbonation and rust expansion on the component level are carried out . The durability life of the engineering example is predicted , which provides a reliable basis for the bridge maintenance department ; 3 . A modified model of chloride ion diffusion coupled with two factors based on load factor and chloride ion binding capacity is proposed . Compared with the traditional chloride ion diffusion model considering single factor , the modified chloride ion diffusion model is closer to the practical and more reasonable model of concrete bridge . Based on this model of chloride ion diffusion , the reinforcement corrosion model considering the two factors of load influence factor and chloride ion binding capacity is established , which provides theoretical basis for accurate prediction of residual life of concrete bridge . 4 . Based on the chloride ion diffusion correction model and the reinforcement corrosion model ( material degradation model ) , only the influence of the reinforcement material on the attenuation of the structural resistance is considered , and the time - varying reliability and the failure probability of each component of the background bridge are calculated and analyzed , and the remaining service life is further predicted ; 5 . Based on the life distribution function of the reliability evaluation of the system parts , the failure probability calculation and analysis of the connection form ( series , parallel connection and parallel connection ) of each component of the structure are analyzed , and the optimal maintenance strategy based on the life cycle function is found out , and the optimal maintenance reinforcement scheme is found out from the failure probability and the cumulative cost , and the engineering example is verified as the bridge control department to provide theoretical guidance ; 6 . The deterioration of highway bridge performance in coastal areas is characterized by the deterioration of reliability index and status indicator , the deterioration model of reliability index and state index is established , the optimization model of maintenance strategy in full life cycle is established based on performance index degradation model , and the optimization model is analyzed and calculated by genetic algorithm ( GA ) , and the optimal maintenance strategy of numerical example is given .

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U445.7;U448.34

【參考文獻】

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本文編號：1410716