钢筋混凝土梁桥养护决策理论研究

本书是重庆交通大学山区桥梁及隧道工程国家重点实验室、山区桥梁结构与材料教育部工程研究中心等资助的研究成果。本书较详细地介绍了混凝土梁桥养护决策理论，是作者团队近10年关于混凝土梁桥养护决策理论的阶段成果。本书共7章，内容包括：绪论、钢筋混凝土桥梁劣化机理、结构可靠度理论、桥梁养护全寿命周期成本分析法、基于可靠度的桥梁维修理论、钢筋混凝土梁桥维修优化及示例等内容。

第1章绪论1
1.1桥梁养护现状1
1.2可靠度分析在桥梁实际工程中的应用3
1.3寿命成本分析在桥梁实际工程中的应用4
1.4桥梁维修优化6
参考文献9
第2章钢筋混凝土桥梁劣化机理12
2.1碳化影响钢筋锈蚀12
2.1.1锈蚀机理12
2.1.2影响因素13
2.1.3使用寿命16
2.2氯盐影响钢筋锈蚀17
2.2.1锈蚀机理17
2.2.2锈蚀过程18
2.2.3影响因素19
2.2.4氯离子的临界含量与扩散21
2.2.5使用寿命23
参考文献24
第3章结构可靠度理论25
3.1构件可靠度分析的基本概念25
3.1.1构件的可靠度和失效概率25
3.1.2构件的可靠指标和可靠度分析方法27
3.2构件的时变可靠度计算29
3.3贝叶斯更新的基本原理31
3.3.1贝叶斯的基本概念31
3.3.2基于检测信息的贝叶斯更新32
3.4可靠度的计算方法33
3.4.1可靠度的一般计算方法33
3.4.2结构体系的可靠度35
3.4.3结构时变可靠度分析37
参考文献40
第4章桥梁养护全寿命周期成本分析法41
4.1基本概念41
4.1.1全寿命周期41
4.1.2全寿命周期成本42
4.1.3资金的时间价值42
4.2桥梁养护寿命周期成本分析方法43
4.2.1寿命周期成本分析的意义43
4.2.2寿命周期成本分析的过程44
4.3桥梁养护寿命周期成本构成45
4.3.1机构成本45
4.3.2用户成本48
4.3.3环境成本49
4.3.4风险成本49
4.4桥梁运营维修策略49
4.4.1桥梁维修策略及等级划分50
4.4.2维修事件树53
4.5桥梁寿命期成本优化55
参考文献57
第5章基于可靠度的桥梁维修理论59
5.1桥梁维修的可靠指标59
5.2桥梁维修策略及等级划分61
5.3桥梁全寿命周期维修成本优化65
5.3.1桥梁全寿命周期维修成本66
5.3.2桥梁全寿命周期维修成本优化决策69
5.4Pareto双目标遗传算法72
5.4.1遗传算法的工作原理72
5.4.2Pareto很优曲面74
5.4.3很优维修与MATLAB优化工具箱实现76
5.5混凝土结构的不同失效准则77
5.5.1混凝土的碳化77
5.5.2混凝土的氯离子侵蚀79
5.5.3钢筋锈蚀导致混凝土保护层开裂81
5.6单构件的年失效率和预期年失效率计算83
5.6.1维修事件树和维修概率的确定84
5.6.2年失效率和预期年失效率85
5.7结构系统的年失效率和预期年失效率分析90
5.7.1串联、并联、混联系统模型及失效域90
5.7.2结构系统的年失效率和预期年失效率91
5.7.3结构系统的预期年失效率和累计成本的维修优化97
参考文献101
第6章钢筋混凝土梁桥维修优化103
6.1基于马尔可夫链与风险的维修优化103
6.1.1桥梁状况预测103
6.1.2马尔可夫过程介绍104
6.1.3马尔可夫预测模型的建立105
6.1.4维修效果107
6.1.5风险量化108
6.1.6维修成本计算109
6.2基于桥梁可靠度与状况指标的维修优化110
6.2.1桥梁劣化模型110
6.2.2桥梁维修措施效果模型113
6.2.3桥梁维修优化模型113
6.2.4桥梁维修策略优化模型118
6.2.5桥梁维修优化模型求解119
6.3基于很优年均费用的维修优化120
6.3.1计算公式121
6.3.2示例分析122
6.3.3参数分析124
6.4基于双目标遗传算法的维修优化126
6.4.1遗传算法分析126
6.4.2基于预期失效概率的优化分析130
6.4.3基于预期总风险的系统优化计算分析140
6.5基于检测的桥梁构件的维修146
6.5.1桥梁构件的检测与维修146
6.5.2桥梁构件检测与维修的费用147
6.5.3很优维修时机的确定149
参考文献152
第7章钢筋混凝土梁桥维修优化示例154
7.1基于马尔可夫链与风险的维修优化示例154
7.1.1工程概况154
7.1.2基本参数取值155
7.1.3计算结果156
7.2基于桥梁可靠度与状况指标的维修优化案例160
7.2.1基本参数取值160
7.2.2基于单指标的维修优化163
7.2.3基于双指标的维修优化165
7.2.4组合维修优化167
7.3基于预期年失效率和累计成本的维修策略优化案例170
7.3.1工程概况及有限元模型170
7.3.2年失效概率和年失效率的计算及分析172
7.3.3维修事件树和维修概率179
7.3.4双目标全寿命维修优化分析182
7.4基于可靠度的钢筋混凝土梁桥养护优化示例185
7.4.1工程概况及有限元模型185
7.4.2可靠度的计算186
7.4.3基于预期失效概率的优化189
7.4.4基于预期总风险的优化194
7.5石龙门大桥养护优化示例196
7.5.1工程概况196
7.5.2不检测只维修策略197
7.5.3桥梁构件检测的可靠度分析200
7.5.4桥梁构件检测的维修策略分析208
参考文献210