服役钢筋混凝土桥梁时变可靠性评估与剩余寿命预测

本书是国家自然科学基金委员会和交通运输部等单位资助的研究成果。本书共10章，内容包括：桥梁结构性能退化机理和影响因素，材料概率退化模型，锈蚀钢筋混凝土构件承载力，既有桥梁承载力估算方法，既有桥梁破坏性试验，服役桥梁车辆荷载效应随机过程模型，服役桥梁承载能力可靠性评估及寿命预测，服役桥梁正常使用可靠性评估及寿命预测，以及维修加固策略决策优化。

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 公路桥梁现状 1
1.2 桥梁材料性能退化机理 3
1.2.1 混凝土劣化 3
1.2.2 钢筋锈蚀 4
1.3 桥梁结构服役期性能退化 7
1.3.1 钢筋锈蚀对黏结性能的影响 7
1.3.2 承载力退化 8
1.4 服役桥梁时变可靠性 9
1.5 桥梁寿命预测和维修加固策略 10
1.5.1 寿命预测 10
1.5.2 维修加固策略 11
参考文献 13
第2章 材料性能退化研究 16
2.1 锈蚀钢筋力学性能 16
2.1.1 锈蚀钢筋拉伸试验概况 16
2.1.2 拉伸试验结果分析 18
2.1.3 自然锈蚀和快速锈蚀差异性 23
2.2 混凝土强度退化 24
2.2.1 劣化混凝土本构关系模型 24
2.2.2 混凝土强度时变模型 29
2.3 钢筋与混凝土间黏结力退化 30
2.3.1 锈蚀钢筋黏结性能对比试验研究 30
2.3.2 锈胀开裂对黏结退化影响 38
参考文献 46
第3章 不完备信息下钢筋锈蚀率预测概率分析方法 48
3.1 钢筋锈蚀模型 48
3.1.1 钢筋锈蚀开始时间 49
3.1.2 钢筋锈蚀电流密度 49
3.1.3 锈蚀钢筋截面面积 50
3.2 基于信息更新的锈蚀率预测 51
3.2.1 Bayes更新理论 52
3.2.2 锈蚀率更新过程 53
3.2.3 工程实例分析 53
3.3 钢筋截面面积模糊随机时变概率模型 59
3.3.1 钢筋截面面积模糊随机性 59
3.3.2 均匀锈蚀下钢筋截面面积 60
3.3.3 局部锈蚀下钢筋截面面积 61
3.3.4 截面面积时变概率模型数值模拟 61
参考文献 71
第4章 锈蚀RC梁承载力试验与计算方法 73
4.1 锈蚀钢筋混凝土受弯构件试验研究 73
4.1.1 锈蚀光圆钢筋混凝土受弯构件试验研究 73
4.1.2 锈蚀变形钢筋混凝土受弯构件试验研究 85
4.2 RC梁桥承载力计算 94
4.2.1 不同锈蚀程度梁的抗弯承载力变化规律 94
4.2.2 正截面抗弯承载力计算方法分析 95
参考文献 99
第5章 实桥构件承载力试验与评估方法 100
5.1 实桥构件承载力试验研究 100
5.1.1 梁桥构件试验 100
5.1.2 拱桥构件试验 106
5.2 RC桥梁构件承载力评估方法 111
5.2.1 确定综合折减系数因素集及其隶属函数 111
5.2.2 建立综合折减系数备择集及模糊关系矩阵 115
5.2.3 影响因素权向量的确定 115
5.2.4 实例分析 117
5.3 RC拱桥承载力评估方法和有限元模拟 120
5.3.1 损伤RC拱肋承载力有限元数值模拟 120
5.3.2 基于模态的损伤拱肋承载力计算方法 122
参考文献 131
第6章 服役旧桥整桥破坏性试验 132
6.1 模拟超限车载作用试验研究132
6.1.1 初始检测 132
6.1.2 整体破坏性试验 137
6.2 锈蚀钢筋混凝土旧桥破坏性试验研究 151
6.2.1 试验方案 151
6.2.2 试验现象及主要结果 153
6.3 破坏性试验研究结论与展望 164
参考文献 165
第7章 服役钢筋混凝土桥梁荷载模型 166
7.1 既有桥梁评估荷载的确定 166
7.2 桥梁恒载分析依据 166
7.3 基于贝叶斯更新的车辆荷载分析 168
7.4 车辆荷载效应概率分布分析 169
7.5 评估目标期和评估荷载取值 171
7.6 基于平衡更新过程车辆荷载效应模型 173
7.7 实例分析 179
参考文献 182
第8章 服役钢筋混凝土桥梁安全承载寿命预测方法 184
8.1 服役桥梁安全承载寿命预测的步骤 184
8.2 基于可靠度的梁桥寿命预测 185
8.2.1 随机信息下寿命预测 185
8.2.2 模糊及随机信息下寿命预测 199
8.3 RC拱桥安全承载寿命预测 218
8.3.1 偏压构件抗力的时变模型 218
8.3.2 基于可靠度的剩余寿命评估方法 223
8.3.3 寿命评估实例 225
参考文献 227
第9章 腐蚀环境下钢筋混凝土桥梁正常使用寿命预测 229
9.1 腐蚀环境下钢筋混凝土桥梁寿命过程及预测 229
9.2 钢筋混凝土桥梁锈胀开裂模型 230
9.2.1 腐蚀发生开始时间模型 230
9.2.2 锈胀开裂开始时间模型 234
9.2.3 锈胀严重开裂模型 234
9.3 基于时变可靠度的正常使用寿命预测 235
9.3.1 腐蚀环境下时变可靠度模型 235
9.3.2 腐蚀环境下正常使用寿命预测方法 236
9.4 工程案例分析 237
9.4.1 单一氯盐环境 237
9.4.2 多因素作用下氯盐环境 243
9.4.3 碳化腐蚀 248
参考文献 254
第10章 服役钢筋混凝土桥梁维修加固决策理论与方法 257
10.1 劣化桥梁维修加固策略优化分析的流程 257
10.2 钢筋混凝土桥梁性能描述 258
10.2.1 概述 258
10.2.2 在用钢筋混凝土桥梁性能定义 259
10.3 维护模型 262
10.3.1 概述 262
10.3.2 维护策略 264
10.3.3 状态指标与维护策略的关系 270
10.4 维护技术和桥梁性能的关系 277
10.4.1 维护技术 277
10.4.2 基于可靠指标维护时间的确定 280
10.5 维护成本 288
10.5.1 直接维护成本概率模型 288
10.5.2 间接维护成本概率模型288
10.5.3 维护优化模型 290
10.6 算例分析 290
10.6.1 算例描述 290
10.6.2 计算过程 290
10.6.3 结果分析 291
参考文献 299