斜拉桥全寿命性能退化与可靠度分析

发布时间：2019-09-20 16:24

【摘要】：对于钢筋混凝土斜拉桥来说，对其全寿命过程中的运营阶段的性能分析不仅需要考虑环境因素对主梁造成的碳化以及腐蚀，还需要考虑车辆荷载、温度荷载等的作用下拉索的疲劳退化，以及拉索在环境腐蚀作用下的退化，从而可在适当时候对斜拉桥进行维护，延长其使用寿命，保证桥梁安全。本论文是在国内外已有的钢筋混凝土材料构件时变模型的研究成果基础上，结合桥梁构件及材料参数的时变性数值模型对斜拉桥在使用过程中的退化性能和可靠度进行分析。具体内容如下： 对现有的钢筋混凝土性能时变性模型进行总结，根据滨州黄河大桥环境参数对总结的模型进行对比分析，选出适用于本论文研究的模型。选用一简支梁代替斜拉桥主梁进行抗弯承载力退化的数值分析计算，并利用有限元软件，考虑钢筋混凝土之间的粘结退化，对主梁挠度退化进行分析。 同时考虑车辆荷载与温度荷载效应，根据滨州黄河大桥的车辆荷载谱生成的随机车辆荷载流对模型进行加载，提取一年内典型时段的应力时程曲线，利用雨流计数法统计斜拉索的应力幅与循环次数，并根据Miner线性累积损伤准则计算出拉索的疲劳损伤，以及考虑腐蚀退化后的疲劳损伤。最后，考虑桥梁退化中的不确定因素以及可靠度的时变性，采用概率密度演化方法对主梁以及拉索的可靠度进行了计算分析。
【图文】：

着已建桥梁使用年限的增长，在外界环境因素、交通因素和结构自身因的共同作用影响下，桥梁结构也暴露出了许多的问题，桥梁裂缝的开展筋的锈蚀、混凝土的碳化等都导致桥梁结构性能严重退化，如图 1-1 所示至出现严重事故，这不仅对我国国民经济造成了严重损失，更有可能造员伤亡，给人们安全带来一定的隐患。根据相关资料数据显示，在 20至 2011 年 4 年的时间里，我国报道的大桥坍塌事故就有 17 起，造成 2死亡，111 人受伤，23 人失踪。例如，2010 年 7 月，由于暴雨导致的洪水南栾川汤营伊河大桥直接整体被冲塌，造成 67 人死亡；2012 年 8 月，超载引发的垮塌事故又在哈尔滨阳明滩大桥引桥上重新上演，此次事故成了 4 辆大货车坠毁，3 人遇难，5 人受伤，如图 1-2 所示。诸如此类的事故还有很多，而在这些事故公布的调查结论中，超载、洪水、暴雨多魁祸首，这也就给土木工程师敲响了一个警钟：我们不仅仅需要对桥梁合理的安全性设计，还需要对桥梁使用过程中的性能退化以及可靠性进析，掌握桥梁构件或结构的性能退化规律，，判断桥梁构件的受损时间，采取一定的措施对桥梁进行维修加固，延长桥梁结构的使用寿命。

着已建桥梁使用年限的增长，在外界环境因素、交通因素和结构自身因的共同作用影响下，桥梁结构也暴露出了许多的问题，桥梁裂缝的开展筋的锈蚀、混凝土的碳化等都导致桥梁结构性能严重退化，如图 1-1 所示至出现严重事故，这不仅对我国国民经济造成了严重损失，更有可能造员伤亡，给人们安全带来一定的隐患。根据相关资料数据显示，在 20至 2011 年 4 年的时间里，我国报道的大桥坍塌事故就有 17 起，造成 2死亡，111 人受伤，23 人失踪。例如，2010 年 7 月，由于暴雨导致的洪水南栾川汤营伊河大桥直接整体被冲塌，造成 67 人死亡；2012 年 8 月，超载引发的垮塌事故又在哈尔滨阳明滩大桥引桥上重新上演，此次事故成了 4 辆大货车坠毁，3 人遇难，5 人受伤，如图 1-2 所示。诸如此类的事故还有很多，而在这些事故公布的调查结论中，超载、洪水、暴雨多魁祸首，这也就给土木工程师敲响了一个警钟：我们不仅仅需要对桥梁合理的安全性设计，还需要对桥梁使用过程中的性能退化以及可靠性进析，掌握桥梁构件或结构的性能退化规律，判断桥梁构件的受损时间，采取一定的措施对桥梁进行维修加固，延长桥梁结构的使用寿命。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U448.27;U441

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本文编号：2538917