既有中小跨徑橋梁時變可靠性分析和體系可靠性評估方法研究
發(fā)布時間:2021-09-06 17:54
近年來,公路橋梁建設(shè)事業(yè)迅速發(fā)展,為提高交通運輸系統(tǒng)的工作效率、保證國民經(jīng)濟的平穩(wěn)發(fā)展起到促進作用。據(jù)交通運輸部權(quán)威統(tǒng)計數(shù)據(jù),截止2019年年底,我國公路橋梁總量已超過87萬座,中小跨徑橋梁的比例約為87%。在中小跨徑橋梁中,預(yù)制裝配式鋼筋混凝土(RC)梁橋是最廣泛采用的結(jié)構(gòu)形式。有研究表明,鋼筋銹蝕是導(dǎo)致RC梁橋安全性不足和耐久性降低的主要原因之一。對于橋梁上部結(jié)構(gòu),鋼筋銹蝕會引起構(gòu)件的抗力逐漸退化,繼而導(dǎo)致橋梁荷載橫向分布產(chǎn)生變異,對構(gòu)件的性能以及橋梁整體性能均產(chǎn)生嚴重的影響?煽慷壤碚撘呀(jīng)廣泛地應(yīng)用在橋梁性能評估中,可以很好地對橋梁結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的能力進行量化評估。因此,開展考慮鋼筋銹蝕導(dǎo)致橫向分布變異的橋梁時變可靠性評估以及考慮橫向聯(lián)系損傷的橋梁體系可靠性評估的研究具有重要意義,為橋梁結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測提供合理依據(jù)。在既有橋梁結(jié)構(gòu)檢測的過程中,會得到一些具有模糊性的檢測信息。如果能夠?qū)蛄旱哪:龣z測信息應(yīng)用到橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性評估中,那么可達到對橋梁使用狀態(tài)更新或修正的效果。裝配式RC梁橋?qū)儆诙嗔菏浇Y(jié)構(gòu),其上部結(jié)構(gòu)體系的受力特點及失效規(guī)律具有一定的共性。然而,由于體系可靠性評估方法的...
【文章來源】:吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:128 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
國內(nèi)外橋梁坍塌事故案例
第1章緒論3(a)板梁橋鉸縫損傷(b)T梁橋橫隔板損傷圖1.2RC梁式橋橫向聯(lián)系損傷Fig.1.2LateralconnectiondamagesforRCbeambridgesRC橋梁在車輛荷載的反復(fù)作用下及環(huán)境因素的影響下,主梁抗力隨時間逐漸退化,嚴重影響橋梁服役安全。眾多影響因素中,鋼筋銹蝕是導(dǎo)致RC橋梁安全性不足和耐久性降低主要原因之一[7],主要表現(xiàn)在鋼筋截面面積減孝鋼筋屈服強度降低、鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力降低以及鋼筋疲勞壽命降低等幾個方面[8-10]。有資料顯示,加拿大和韓國早期因使用“除冰鹽”導(dǎo)致RC橋梁性能嚴重劣化;歐美等發(fā)達國家的RC結(jié)構(gòu)都存在因鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞的問題。據(jù)統(tǒng)計,美國每年約有近200座RC橋梁因結(jié)構(gòu)性能劣化而導(dǎo)致橋梁失效,有近45%的橋梁存在不同程度的缺陷。我國在役RC橋梁也存在同樣的問題,據(jù)不完全統(tǒng)計,有近60%的橋梁因環(huán)境侵蝕及不利荷載導(dǎo)致安全儲備不足,約13%的橋梁被評定為四類和五類的危橋。我國橋梁老化問題日益嚴重,存在缺陷的橋梁數(shù)量與日俱增,橋梁維修管養(yǎng)部門即將迎來新的挑戰(zhàn)。合理的橋梁維修決策既要取得最大的社會經(jīng)濟效益,又確保橋梁壽命延長至設(shè)計基準期,無疑是橋梁領(lǐng)域的專家和工程師面對的艱巨任務(wù)。然而,要想得到一個合理的橋梁維修決策,前提是能夠?qū)蛄盒阅茏龀鰷蚀_的評價。綜上所述,實際工程中應(yīng)用廣泛的RC梁式橋在運營過程中面臨諸多威脅,如主梁損傷、橫向聯(lián)系損傷等,針對該橋型的評價理論和方法在實際應(yīng)用過程中亟需拓展。因此,本文以該橋型為研究對象,開展了鋼筋銹蝕影響下的橋梁時變可靠性、橋梁體系可靠性評估方法以及基于模糊檢測信息的橋梁可靠性評估方法等研究工作。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀橋梁結(jié)構(gòu)是交通運輸系統(tǒng)的重要組成部分,中小跨徑橋梁占我國公路橋梁的絕大
吉林大學(xué)博士學(xué)位論文20下的鋼筋剩余截面面積為:2c0upAtDAtAt(2.12)D0du(t)Au(t)Du(t)D0p(t)b(t)12Ap(t)(a)均勻銹蝕(b)局部銹蝕圖2.1銹蝕鋼筋截面面積Fig.2.1Cross-sectionalareaofcorrodedsteelA1A2Ap(t)A2A1Ap(t)(a)0p(t)D/2時(b)00D/2p(t)D時圖2.2局部銹蝕鋼筋剩余面積計算輔助面Fig.2.2Auxiliarysurfaceforcalculatingremainingareaofpartiallycorrodedsteelbar2.2.3考慮鋼筋銹蝕的有效抗彎剛度橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下會出現(xiàn)損傷,其中彎曲裂縫為主要損傷形式。橋梁裂縫必然會導(dǎo)致橋梁抗彎剛度的降低,橋梁實際抗彎剛度在工程中被稱為有效抗彎剛度。已有大量文獻針對有效抗彎剛度的計算問題展開研究,美國混凝土協(xié)會用混凝土彈性模量和有效抗彎慣性矩的乘積來表示有效抗彎剛度[25],由于該方法具有足夠精度而被廣泛應(yīng)用。有效抗彎慣性矩可表示為:331crcregcraammIIImm(2.13)式中:eI為有效抗彎慣性矩;gI為未開裂橋梁截面抗彎慣性矩;crI為開裂橋梁截面抗彎慣性矩;am為最大彎矩;crm為開裂彎矩,如式(2.14)所示。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]氯鹽環(huán)境下混凝土氯離子傳輸和鋼筋銹蝕研究[J]. 周翔,蘇駿,左國望. 湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2020(01)
[2]鋼筋位置和鋼筋排布對鋼筋混凝土梁銹脹規(guī)律的影響[J]. 徐立,龐明偉,李瀟南,陳林爽. 材料保護. 2020(01)
[3]銹損鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)截面剛度衰變分析[J]. 周建庭,陳靜雯,李曉慶,陳子陽,鄭忠. 重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(06)
[4]考慮碳化和氯離子累積效應(yīng)的梁橋時變可靠度[J]. 楊慧,何浩祥,閆維明. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2019(06)
[5]氯鹽環(huán)境下鋼筋混凝土構(gòu)件抗力的時變概率模型[J]. 王元戰(zhàn),陳清眉. 水道港口. 2018(05)
[6]交叉鋼筋的宏觀銹蝕及其對鋼筋混凝土構(gòu)件抗力的影響[J]. 董征,顧祥林,張偉平,袁琴. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報. 2019(01)
[7]基于檢測結(jié)果的簡支梁橋可靠度計算模型[J]. 韓振國,馮瑩. 江西理工大學(xué)學(xué)報. 2018(03)
[8]預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的橋靜力撓度可靠度分析[J]. 杜斌,向天宇,黃質(zhì)宏. 蘭州理工大學(xué)學(xué)報. 2018(01)
[9]流速空間相關(guān)性對洪水作用下簡支梁橋可靠度的影響[J]. 謝建明,陳朝暉,邵鵬. 武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2016(06)
[10]多源不確定性下基于證據(jù)理論的可靠性分析方法[J]. 孟欣佳,敬石開,劉繼紅,張立香,張賀. 計算機集成制造系統(tǒng). 2015(03)
博士論文
[1]鋼筋非均勻銹蝕及其誘發(fā)混凝土開裂研究[D]. 席迅.北京科技大學(xué) 2019
[2]地震災(zāi)害下大跨度斜拉橋全壽命系統(tǒng)可靠性研究[D]. 張金.西南交通大學(xué) 2018
[3]FRP加固鋼筋混凝土簡支T梁橋抗彎可靠度研究[D]. 解會兵.北京交通大學(xué) 2016
[4]考慮失效模式和驗證模式相關(guān)性的橋梁結(jié)構(gòu)體系可靠度分析[D]. 劉月飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[5]多源不確定信息下服役RC橋梁可靠性及壽命評估[D]. 馬亞飛.長沙理工大學(xué) 2014
[6]基于隨機過程的橋梁系統(tǒng)可靠性及其模糊綜合評價研究[D]. 張立業(yè).吉林大學(xué) 2013
[7]不確定條件下橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別及狀態(tài)評估的模糊計算方法研究[D]. 焦峪波.吉林大學(xué) 2012
[8]組合梁斜拉橋的可靠度分析[D]. 賈布裕.華南理工大學(xué) 2011
[9]既有公路混凝土梁式橋損傷評估與可靠性評定研究[D]. 姚曉飛.長安大學(xué) 2009
[10]考慮模糊性與隨機性的既有RC梁橋時變可靠性研究[D]. 王磊.長沙理工大學(xué) 2008
碩士論文
[1]基于檢測數(shù)據(jù)的在役鋼筋混凝土梁橋承載能力評估[D]. 許文.廣州大學(xué) 2019
[2]基于Vine copula和貝葉斯動態(tài)模型的橋梁可靠性研究[D]. 肖青凱.蘭州大學(xué) 2018
[3]銹蝕鋼筋混凝土梁承載性能退化模型研究[D]. 何衛(wèi)東.長安大學(xué) 2016
本文編號:3387909
【文章來源】:吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:128 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
國內(nèi)外橋梁坍塌事故案例
第1章緒論3(a)板梁橋鉸縫損傷(b)T梁橋橫隔板損傷圖1.2RC梁式橋橫向聯(lián)系損傷Fig.1.2LateralconnectiondamagesforRCbeambridgesRC橋梁在車輛荷載的反復(fù)作用下及環(huán)境因素的影響下,主梁抗力隨時間逐漸退化,嚴重影響橋梁服役安全。眾多影響因素中,鋼筋銹蝕是導(dǎo)致RC橋梁安全性不足和耐久性降低主要原因之一[7],主要表現(xiàn)在鋼筋截面面積減孝鋼筋屈服強度降低、鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力降低以及鋼筋疲勞壽命降低等幾個方面[8-10]。有資料顯示,加拿大和韓國早期因使用“除冰鹽”導(dǎo)致RC橋梁性能嚴重劣化;歐美等發(fā)達國家的RC結(jié)構(gòu)都存在因鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞的問題。據(jù)統(tǒng)計,美國每年約有近200座RC橋梁因結(jié)構(gòu)性能劣化而導(dǎo)致橋梁失效,有近45%的橋梁存在不同程度的缺陷。我國在役RC橋梁也存在同樣的問題,據(jù)不完全統(tǒng)計,有近60%的橋梁因環(huán)境侵蝕及不利荷載導(dǎo)致安全儲備不足,約13%的橋梁被評定為四類和五類的危橋。我國橋梁老化問題日益嚴重,存在缺陷的橋梁數(shù)量與日俱增,橋梁維修管養(yǎng)部門即將迎來新的挑戰(zhàn)。合理的橋梁維修決策既要取得最大的社會經(jīng)濟效益,又確保橋梁壽命延長至設(shè)計基準期,無疑是橋梁領(lǐng)域的專家和工程師面對的艱巨任務(wù)。然而,要想得到一個合理的橋梁維修決策,前提是能夠?qū)蛄盒阅茏龀鰷蚀_的評價。綜上所述,實際工程中應(yīng)用廣泛的RC梁式橋在運營過程中面臨諸多威脅,如主梁損傷、橫向聯(lián)系損傷等,針對該橋型的評價理論和方法在實際應(yīng)用過程中亟需拓展。因此,本文以該橋型為研究對象,開展了鋼筋銹蝕影響下的橋梁時變可靠性、橋梁體系可靠性評估方法以及基于模糊檢測信息的橋梁可靠性評估方法等研究工作。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀橋梁結(jié)構(gòu)是交通運輸系統(tǒng)的重要組成部分,中小跨徑橋梁占我國公路橋梁的絕大
吉林大學(xué)博士學(xué)位論文20下的鋼筋剩余截面面積為:2c0upAtDAtAt(2.12)D0du(t)Au(t)Du(t)D0p(t)b(t)12Ap(t)(a)均勻銹蝕(b)局部銹蝕圖2.1銹蝕鋼筋截面面積Fig.2.1Cross-sectionalareaofcorrodedsteelA1A2Ap(t)A2A1Ap(t)(a)0p(t)D/2時(b)00D/2p(t)D時圖2.2局部銹蝕鋼筋剩余面積計算輔助面Fig.2.2Auxiliarysurfaceforcalculatingremainingareaofpartiallycorrodedsteelbar2.2.3考慮鋼筋銹蝕的有效抗彎剛度橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下會出現(xiàn)損傷,其中彎曲裂縫為主要損傷形式。橋梁裂縫必然會導(dǎo)致橋梁抗彎剛度的降低,橋梁實際抗彎剛度在工程中被稱為有效抗彎剛度。已有大量文獻針對有效抗彎剛度的計算問題展開研究,美國混凝土協(xié)會用混凝土彈性模量和有效抗彎慣性矩的乘積來表示有效抗彎剛度[25],由于該方法具有足夠精度而被廣泛應(yīng)用。有效抗彎慣性矩可表示為:331crcregcraammIIImm(2.13)式中:eI為有效抗彎慣性矩;gI為未開裂橋梁截面抗彎慣性矩;crI為開裂橋梁截面抗彎慣性矩;am為最大彎矩;crm為開裂彎矩,如式(2.14)所示。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]氯鹽環(huán)境下混凝土氯離子傳輸和鋼筋銹蝕研究[J]. 周翔,蘇駿,左國望. 湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2020(01)
[2]鋼筋位置和鋼筋排布對鋼筋混凝土梁銹脹規(guī)律的影響[J]. 徐立,龐明偉,李瀟南,陳林爽. 材料保護. 2020(01)
[3]銹損鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)截面剛度衰變分析[J]. 周建庭,陳靜雯,李曉慶,陳子陽,鄭忠. 重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(06)
[4]考慮碳化和氯離子累積效應(yīng)的梁橋時變可靠度[J]. 楊慧,何浩祥,閆維明. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2019(06)
[5]氯鹽環(huán)境下鋼筋混凝土構(gòu)件抗力的時變概率模型[J]. 王元戰(zhàn),陳清眉. 水道港口. 2018(05)
[6]交叉鋼筋的宏觀銹蝕及其對鋼筋混凝土構(gòu)件抗力的影響[J]. 董征,顧祥林,張偉平,袁琴. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報. 2019(01)
[7]基于檢測結(jié)果的簡支梁橋可靠度計算模型[J]. 韓振國,馮瑩. 江西理工大學(xué)學(xué)報. 2018(03)
[8]預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的橋靜力撓度可靠度分析[J]. 杜斌,向天宇,黃質(zhì)宏. 蘭州理工大學(xué)學(xué)報. 2018(01)
[9]流速空間相關(guān)性對洪水作用下簡支梁橋可靠度的影響[J]. 謝建明,陳朝暉,邵鵬. 武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2016(06)
[10]多源不確定性下基于證據(jù)理論的可靠性分析方法[J]. 孟欣佳,敬石開,劉繼紅,張立香,張賀. 計算機集成制造系統(tǒng). 2015(03)
博士論文
[1]鋼筋非均勻銹蝕及其誘發(fā)混凝土開裂研究[D]. 席迅.北京科技大學(xué) 2019
[2]地震災(zāi)害下大跨度斜拉橋全壽命系統(tǒng)可靠性研究[D]. 張金.西南交通大學(xué) 2018
[3]FRP加固鋼筋混凝土簡支T梁橋抗彎可靠度研究[D]. 解會兵.北京交通大學(xué) 2016
[4]考慮失效模式和驗證模式相關(guān)性的橋梁結(jié)構(gòu)體系可靠度分析[D]. 劉月飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[5]多源不確定信息下服役RC橋梁可靠性及壽命評估[D]. 馬亞飛.長沙理工大學(xué) 2014
[6]基于隨機過程的橋梁系統(tǒng)可靠性及其模糊綜合評價研究[D]. 張立業(yè).吉林大學(xué) 2013
[7]不確定條件下橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別及狀態(tài)評估的模糊計算方法研究[D]. 焦峪波.吉林大學(xué) 2012
[8]組合梁斜拉橋的可靠度分析[D]. 賈布裕.華南理工大學(xué) 2011
[9]既有公路混凝土梁式橋損傷評估與可靠性評定研究[D]. 姚曉飛.長安大學(xué) 2009
[10]考慮模糊性與隨機性的既有RC梁橋時變可靠性研究[D]. 王磊.長沙理工大學(xué) 2008
碩士論文
[1]基于檢測數(shù)據(jù)的在役鋼筋混凝土梁橋承載能力評估[D]. 許文.廣州大學(xué) 2019
[2]基于Vine copula和貝葉斯動態(tài)模型的橋梁可靠性研究[D]. 肖青凱.蘭州大學(xué) 2018
[3]銹蝕鋼筋混凝土梁承載性能退化模型研究[D]. 何衛(wèi)東.長安大學(xué) 2016
本文編號:3387909
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