既有混凝土桥梁性能评估

摘要

随着我国经济的快速发展，既有钢筋混凝土桥梁的可靠性问题日益成为工程界普遍关注和亟待解决的问题，如何准确合理的对在役的钢筋混凝土桥梁进行评估不仅可以对未知的桥梁事故作出预测，而且可以为公路管理部门作出合理的维修决策。本文以一座在役的钢筋混凝土桥梁为例，通过建立以可靠指标为分级标准的钢筋混凝土桥梁划分原则，初步探索了钢筋混凝土桥梁的可靠指标划分方法和可靠度评估新方法。主要研究内容如下:
　　1、采用校准法的基本原理，将《公路桥涵养护规范》(JTGH11-2004)中构件承载力的降低率转化为能够反映结构荷载效应和抗力的可靠指标，采用JC法编制MATALB程序，考虑不同荷载组合、不同的汽车运行状态、不同汽车荷载效应与恒载效应的比例、脆性破坏与延性破坏等影响因素下的可靠指标。通过将同一承载力下降量情况下的可靠指标降低率乘以《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T50283-1999)规定的目标可靠指标，求出用来划分桥梁等级的临界可靠指标。通过桥梁结构构件的安全等级的划分，以此作为综合评估桥梁安全等级的依据。
　　2、结合现有混凝土桥梁的随机变量的统计资料，将目前可靠度研究中响应面法(RSM)、蒙特卡罗法(MCS)、验算点法（JC法）各自的优点综合起来，形成的混合算法，采用ANSYS的PDS模块运用响应面法和蒙特卡罗法对结构进行可靠度分析，最后应用JC法编写Matlab程序计算结构的可靠指标，分别以钢筋和混凝土两种材料的的屈服强度建立功能函数，计算各构件的可靠指标，将主拱圈、拱上立柱、桥面板三个部分视为串联体系确定整个结构的可靠指标。同时还分析了各个随机变量对桥梁可靠度的灵敏度以及结构响应函数的分布特征。
　　3、为了验证可靠指标划分的合理性，本文选择目前比较成熟的JC法计算拱桥上部结构的可靠指标，将计算结果同依据规范评估的结果对比，从而验证基于可靠指标的桥梁类别划分是正确的。将混合算法的计算结果同JC法的计算结果对比，验证混合算法计算结构可靠指标是正确的。
　　本文应用可靠指标对桥梁的安全等级进行了划分，克服传统桥梁安全等级的划分主观性强的不足，并在此基础上对一座在役的钢筋混凝土拱桥进行了可靠性评估，验证了该方法的适用性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 国内外既有桥梁现状

1．2 既有桥梁性能评估与修复的意义

1．3 既有桥梁性能评估研究现状

1．3．1 国外既有桥梁的研究现状

1．3．2 国内既有桥梁的评估研究现状

1．3．3 既有桥梁性能评估方法

1．4 桥梁修复加固概述

1．5 本文研究的主要内容

第二章 结构可靠度的基本原理及评估方法

2．1 引言

2．2 结构可靠度与极限状态

2．3 可靠度与失效概率

2．4 可靠度与可靠指标

2．5 确定桥梁随机变量的概率模型

2．6 结构构件可靠度的实用计算方法

2．6．1 非正态变量的等效正态化(JC法)及修正的JC法

2．6．2 蒙特卡罗法(Monte-Carlo method)

2．6．3 响应面法(RSM)

2．7 混合算法

2．8 结构构件灵敏度分析的原理

2．9 本章小结

第三章 基于承载力降低率的混凝土桥梁可靠指标分级

3．1 引言

3．2 构件评估指标确定的依据

3．3 现有文献构件可靠指标评估分级标准的不足

3．4 构件评估分级的校准法

3．5 校准法的计算结果

3．5．1 五种典型构件的平均可靠指标

3．5．2 五种典型构件可靠指标的综合分析结果

3．5．3 本文确定的可靠指标分级标准

3．6 本章小结

第四章 实例桥梁性能评估

4．1 工程概况

4．2 基于规范的桥梁性能评估

4．2．1 混凝土桥梁上部结构检测结果

4．2．2 全桥总体技术状况等级评定

4．3 基于混合算法的拱桥可靠度计算

4．3．1 钢筋混凝土拱桥可靠度分析流程

4．3．2 随机变量的确定

4．3．3 建立参数化有限元模型

4．3．4 确定极限状态方程

4．3．5 输入参数的灵敏度分析

4．3．6 各个工况下结构响应的概率分布图

4．3．7 拟合结构响应的响应面方程及求解拱桥的可靠指标

4．4 基于JC法的拱桥可靠度计算

4．4．1 荷载效应计算

4．4．2 主拱圈压力可靠度的计算

4．4．3 主拱圈弯矩可靠度的计算

4．4．4 桥面板可靠度的计算

4．4．5 拱上立柱可靠度的计算

4．4．6 拱桥上部结构的可靠指标

4．5 本章小结

第五章 结论和展望

5．1 本文的研究工作与结论

5．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果