既有預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋剩余承載力評估方法研究.pdf

1、隨著使用時間的延長，既有預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在各種因素作用下會逐漸老化，如何對既有橋梁的承載力進行快速、準確的評估，為橋梁的加固、改造提供依據(jù)，是當前學(xué)術(shù)界和工程界十分關(guān)注的問題。本文以《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D60-2004)和《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTGD62-2004)為主要依據(jù)，分別對承載能力極限狀態(tài)下和正常使用極限狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋剩余承載力評估方法進行了系統(tǒng)研究，主要結(jié)論與成果如下：

2、　　 (1)混凝土結(jié)構(gòu)損傷和預(yù)應(yīng)力損失是導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋承載力衰變的主要因為。本文較為系統(tǒng)地論述了混凝土碳化、氯離子侵蝕、鋼筋銹蝕、堿-集料反應(yīng)、凍融破壞、混凝土開裂等的機理和對承載力的影響，并介紹了既有結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力損失的檢測方法、有效預(yù)應(yīng)力與剩余承載力之間的關(guān)系及基于振動測試的承載力評估方法。
　　 (2)將預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)抗力作為隨機過程，并假定其截口隨機變量服從對數(shù)正態(tài)分布，其均值和標準差由泰勒級數(shù)和誤差傳遞公式得

3、出，從而建立起既有預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁抗力隨機過程計算模型。
　　 (3)將結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)作為隨機變量，將材料性能參數(shù)如混凝土強度、普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋的強度及鋼筋與混凝土之間的協(xié)同工作系數(shù)作為隨機過程，參考《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》，推導(dǎo)出了承載能力極限狀態(tài)下的既有預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁橋時變抗彎承載力和時變抗剪承載力計算模型。
　　 (4)既有橋梁所承受的荷載主要為橋梁自身恒載、汽車荷載和人群荷載，由于施工誤差

4、、使用過程中磨損的影響，一般將恒載作為正態(tài)分布隨機變量處理；汽車荷載隨時間、空間的變異性很大，一般采用隨機過程進行模擬。本文詳細分析了汽車荷載及其最大值概率分布，在此基礎(chǔ)上建立了汽車荷載效應(yīng)時變模型；采用平穩(wěn)二項隨機過程對人群荷載進行分析，得到了評估基準期內(nèi)既有橋梁人群荷載效應(yīng)概率模型。
　　 (5)由于抗力的衰減和目標使用期的變化，對既有預(yù)應(yīng)力橋梁進行評估時，必須考慮目標可靠指標的時變性，本文推導(dǎo)出了抗力和荷載均為正態(tài)分布情況

5、下的時變可靠指標計算方法。在已知既有結(jié)構(gòu)抗力、恒載及活載的時變概率模型的基礎(chǔ)上，建立了既有預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁承載能力極限狀態(tài)下的可靠性評估模型，并利用該評估模型對某服役30年的預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁橋剩余承載力和壽命進行了預(yù)測，取得了較好效果。
　　 (6)正常使用極限狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁承載力評估的關(guān)鍵是得到結(jié)構(gòu)有效預(yù)應(yīng)力，本文根據(jù)動力測試理論，采用非線性有限元法分析預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的固有頻率，用支持向量機對有效預(yù)應(yīng)力與固有頻率之