基于承载力的在役预应力混凝土桥梁动态可靠性评估

摘要

在世界性的桥梁结构评定、维修以及加固日益发展的背景下，基于可靠度理论的评估，是在役预应力混凝土桥梁承载力评估方法的一个主要方向。随着预应力混凝土桥梁的发展和应用，开展对已建预应力混凝土桥梁检测和可靠性评估，对提高在役桥梁的承载能力具有重大意义。本文依托河北省内一座连续梁桥为计算分析对象，分析桥梁上部结构在抗弯、抗剪和应力限值三种失效模式下的可靠度，然后给出相对应的承载力评定结论。具体内容如下：
　　 首先，从桥梁结构的主要组成材料出发，介绍了规范对各种材料的指标要求，并通过相关试验数据的搜集分析，得出混凝土强度、普通钢筋面积以及预应力筋面积等主要参数对承载力敏感性的影响。
　　 其次，在可靠度理论的基础上，阐述了在役预应力混凝土桥梁的可靠性特点，确定了桥梁构件在承载能力极限状态和正常使用极限状态下相对应的失效准则；在文献统计结果的基础上，证明了神经网络技术与响应面法相结合的可用性，并总结了可靠度计算的过程。
　　 第三，在连续梁使用过程中，由于材料自身老化和外界环境等因素的影响，结构抗力是随时间不断降低的，因此，在不同时段测得的与结构抗力有关的各参数是随时间变化的。另外，随着超载现象日益加重以及车型的变化，使得荷载效应也是不断变化的。根据现有研究结果，确定了桥梁结构抗力和荷载效应随机过程模型，因而，在某一时间点的实测数据则表现为随机变量。
　　 最后，建立可靠指标与承载力评估标准中等级划分之间的联系，提出应将桥梁承载力评定等级与可靠度划分相结合，为在役桥梁可靠性评估提供合理有效的依据。通过一具体实例采用基于神经网络的响应面法对在役桥梁进行可靠度计算，评估该时间点的桥梁可靠性。
　　 在本文的结尾部分对研究工作做了简单的总结，给出了一些研究结论，并针对目前的研究情况指出了有待进一步研究和解决的问题。