既有钢筋混凝土拱肋承载力测试与分析

对于服役多年的钢筋混凝土桥梁,混凝土开裂、钢筋锈蚀等存在着复杂性和随机性,对其性能影响很大。基于实桥两根服役28年的钢筋混凝土拱肋极限承载能力试验研究,详细阐述了拱肋的荷载位移、荷载应变关系、残余承载力以及失效形势,分析了影响承载力的相关因素,给出了服役多年混凝土的本构关系,分别建立了考虑与未考虑老化与损伤的拱肋极限承载能力的有限元计算模型,并对比分析了理论计算值和实验结果。各项研究表明初始裂缝、钢筋锈蚀和拱轴线的线形对结构的承载能力和失效形势有较大影响。

既有钢筋混凝土桥梁构件承载力估算方法

在分析使既有钢筋混凝土(RC)桥梁构件承载力下降因素的基础上,通过对这些因素进行无损检测,利用模糊数学和层次分析(AHP)法把这些既相互关联又相互影响的不确定因素系统化,通过模糊隶属函数将定性描述定量化,从而计算出其在这些影响因素下的综合折减系数,再与不考虑损伤的有限元计算结果相结合,来估算既有钢筋混凝土桥梁构件承载力。通过两个实例分析表明:该方法具有良好的可靠性,可为既有桥梁的承载力评估提供科学依据。

混凝土动、静弹性模量相关试验研究

从不同骨料类型、径粒大小、3种强度等级的混凝土的特性入手,采用弹性波试验与标准轴心抗压强度、静力弹性模量的试验相结合的方法,得到相应混凝土的各种物理力学参数和声学参数;在此基础上,采用非线性拟合,建立不同骨料类型及径粒大小的混凝土动态弹性模量与静态弹性模量的相关关系,为现场原位检测混凝土弹性模量的研究提供了基础。研究表明:混凝土试件用超声波脉冲法得到的动态弹性模量与静力法得到的静态弹性模量均有一定差异,但在同一参数水平下,混凝土的动-静态弹性模量呈二次多项式函数关系。

多因素腐蚀环境下混凝土结构的初锈时间模型及其可靠度分析

在Fick第二定律公式的基础上,综合考虑了时间、氯离子的结合作用、温度、湿度、劣化效应、预应力、保护层脱落以及氯离子的对流区等因素的影响,建立了氯离子的侵蚀模型,给出了侵蚀模型的数学解.在该公式基础上,对钢筋初锈时间的各参数作了敏感性分析.经研究发现,当温度、湿度与矿渣掺量变化相同的倍数时,温度对氯离子侵入的敏感性最强.最后基于Monte-Carlo理论,利用本模型计算了一座实桥的初锈时间概率及其可靠度.

现有混凝土桥梁的时变可靠度分析

在研究现有混凝土桥梁抗力和荷载的时变性的基础上,建立了现有桥梁的时变可靠度计算模型,并采用自适应重要抽样法计算时变可靠指标。同时,对变量进行了参数敏感性分析。研究结果对于科学、经济地制定桥梁维修计划和方案具有重要意义。

使用碳纤维板加固的RC梁桥服役过程可靠度指标分析

基于大气环境下混凝土强度的衰减模型和钢筋的锈蚀模型,考虑材料性能、几何参数和计算模式的不定性,建立了服役RC桥梁加固前和加固后的抗力时变模型。并结合一座实桥运用JC验算点法,计算出了服役50年的桥梁在加固前和加固后的可靠度指标,加固前可靠度指标降为3.576 4,通过碳纤维板加固后可靠度指标提升至4.611,满足了规范对可靠度指标的要求,且在今后50年服役中都能满足可靠度要求。算例分析表明该加固方案是可行的。最后对恒载的变异系数和活载的变异系数进行了分析,发现汽车活载对可靠度指标的影响最大,验证了交通量的变化是影响目前桥梁结构功能退化的主要原因这一结论。

遗传算法和人工神经网络在斜拉桥可靠度分析中的应用

将遗传算法（ＧＡｓ）和人工神经网络（ＡＮＮ）这一类智能方法引入斜拉桥可靠度分析领域，分别对 斜拉桥主梁和索塔在多种失效模式下的可靠度进行计算和分析。实例数值结果表明，遗传算法和人工神经网络 为结构可靠度研究提供了新的有效的思路和手段。

混凝土早期抗压强度和弹性模量的试验研究

通过对不同设计强度的混凝土试块进行早龄期的轴心抗压强度和弹性模量的试验研究 ,获得了它们的统计参数、分布类型及随龄期变化的表达式 ,既有助于加强对混凝土早期力学性能及其发展规律的认识 。

模拟超限车辆荷载作用下既有钢筋混凝土Π梁桥受力性能试验研究

随着公路交通运输的发展,车辆荷载不断提高,而公路货运中的超限运输情况也非常严重,使得许多旧桥正在承受远远超过其设计荷载等级的重车荷载。过大的车辆荷载致使桥梁结构出现损伤以及承载力退化,严重时甚至引起桥梁垮塌,造成巨大生命财产损失。因此,服役多年并存在显著损伤的既有桥梁的实际承载能力成为研究与工程人员关心的重要问题。本文以位于湖南省省道209线上一座服役43年的钢筋混凝土简支梁桥为试验对象,利用千斤顶加载分别模拟超限运输状态下的单车道与两车道20 t、30 t重车荷载,进行了超限车辆荷载作用下的既有梁桥受力性能的试验研究。研究结果表明:达到挠度允许限值时试验桥梁承受的荷载远大于其设计荷载;在一定程度超限车载作用下结构反应仍呈线性;整个超限车载试验过程中桥梁的横向连接刚度变化很小;两车道3倍30 t重车循环加载时结构出现了明显损伤累积。

基于MCFT理论的配斜筋RC梁抗剪承载力计算

针对桥梁工程中常用的配斜筋钢筋混凝土梁剪压破坏的情况,视梁截面的剪力由剪压区混凝土、箍筋和斜筋共同承担,以修正压力场(MCFT)理论为基础,考虑斜筋对裂缝处应力的影响,通过建立平均应力和斜裂缝处局部应力平衡方程,结合混凝土的变形协调条件和材料的本构关系,分别对受压区和受拉区混凝土抗剪承载力做出计算,提出了极限抗剪承载力的计算方法,并与2根实验室自制配斜筋RC梁的抗剪承载力试验结果进行了对比。研究结果表明理论值与试验值吻合较好,验证了该方法的有效性,可为相关承载力计算提供参考。

模型及参数不确定下钢筋锈蚀率动态演进分析

为合理预测钢筋锈蚀状况,综合考虑均匀锈蚀、局部锈蚀及其影响因素的不确定性,提出钢筋锈蚀率动态演进分析方法。该方法以Bayes理论为基础,利用桥梁检测数据,来实现锈蚀率物理模型选择及其参数的更新;结合一座既有实桥,分析锈蚀率的时变规律,并对理论结果进行实验验证。研究结果表明:模型的不确定性对预测结果的影响不容忽视;基于检测数据的信息更新可使预测结果更接近实际,检测数据越多、更新频率越高,对提高预测准确度越有利;在桥梁管理过程中,应注重检测数据积累和养护管理系统的完善。

锈蚀钢筋混凝土梁开裂的分形特征

基于电化学快速锈蚀混凝土梁的静载试验,分析了相同类型5片锈蚀钢筋混凝土梁在各级荷载下的裂缝特征,证明了构件裂缝分布具有分形特性,在此基础上,利用分形理论研究了锈蚀钢筋混凝土梁开裂及破坏过程,讨论了裂缝分维数与荷载、跨中挠度及钢筋锈蚀率的关系.试验结果表明:随着试验梁上作用荷载的增加,构件裂缝的分维数逐渐增大;极限荷载下锈蚀钢筋混凝土梁裂缝的分维数随着钢筋锈蚀率的增加而减小.

锈蚀钢筋混凝土矩形梁抗弯刚度研究

钢筋与混凝土之间的粘结力退化是引起锈蚀钢筋混凝土矩形梁抗弯刚度退化的主要因素。研究发现光圆钢筋与混凝土的粘结机理和螺纹钢筋与混凝土的粘结机理有本质区别。在给出不同锈层厚度以及荷载等级下钢筋混凝土矩形梁挠度试验结果的基础上,分析了37根钢筋混凝土矩形梁的抗弯刚度受锈层厚度影响的差异。详细阐述了试验室条件下钢筋混凝土矩形梁的制备过程、电化学加速锈蚀试验的设计依据、以及锈蚀梁静载试验方案。在对锈蚀钢筋混凝土矩形梁挠度试验结果以及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)计算结果的对比分析基础上,给出了光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土矩形梁随锈层厚度变化的刚度退化系数计算建议公式,进而提出了公路混凝土桥梁中锈蚀受弯构件抗弯刚度计算的建议方法,可为既有公路混凝土桥梁耐久性评估提供参考依据。

用纵波换能器测量混凝土横波波速及动弹性模量的试验研究

采用超声波纵波换能器利用角测法测试混凝土结构纵、横波波速,通过观察波形图中振幅增大的测点确定横波达到的时间,利用纵、横波波速计算混凝土动弹性模量;并与已有的超声波平测法所测得的表面波以及通过表面波计算得到的动弹性模量相比较,结果证明了使用纵波换能器测量横波波速以及测定混凝土动弹性模量的可行性。

自密实混凝土浇筑成型方向对新老混凝土界面黏结抗剪强度的影响

针对自密实混凝土加固既有混凝土结构时存在不同方位的黏结界面,为研究其对新老混凝土界面剪切强度的影响,设计具有不同混凝土浇筑成型方向的Z型黏结试件进行直剪试验,探究自密实混凝土浇筑成型方向、混凝土强度和界面处理方式等对黏结试件破坏形式和抗剪强度的影响,并探讨不同浇筑成型方向影响下新老混凝土黏结界面抗剪强度计算方法。研究结果表明:混凝土浇筑成型方向对界面抗剪强度影响显著,新混凝土从老混凝土顶面浇筑的效果最好,侧面浇筑次之,底面浇筑最差,差值最大多达到顶面浇筑试件抗剪强度的50%。一定范围内增大新混凝土强度能有效提高黏结界面抗剪强度,底面浇筑时效果尤为明显;当新老混凝土强度相差较大时,继续提高新混凝土强度作用不大。基于本试验结果,建议新老混凝土强度差宜控制在2个标号以内。界面处理方式对其抗剪强度的影响依赖于新老混凝土强度和新混凝土浇筑成型方向。本试验中,II类界面对于强度相同的新老混凝土界面抗剪强度影响不大,但能提高不同强度的新老混凝土界面抗剪强度,尤其是底面浇筑和侧面浇筑的界面。

两种求解可靠指标的实用算法

介绍了基于几何原理求解可靠指标、寻找设计验算点的具有较高实用价值的两种新算法： 图解渐近法和Monte Carlo递进法。推导了由标准正态变量反算常用分布类型的随机变量数值的计算公式，并且通过采取某些改善措施，简化了计算过程，大大提高了问题的求解效率。同时，两种算法可以结合使用，经算例验证，能够快速解决问题且满足高精度要求，说明了本文方法的可行性和有效性。

计算结构可靠指标的子域抽样法

提出了基于Monte Carlo法的用于结构可靠度计算的子域抽样法,其基本思想是以有界域模拟替代无界失效域。介绍了服从某种概率分布的变量在给定子区间内产生随机数的方法,并按照这种方法在选定的有界子区域内进行抽样模拟计算失效概率,并编制了仿真程序将抽样计算过程可视化。经算例验证,该算法抽样效率很高,且具有较高的模拟计算精度。

混凝土桥梁构件服役期的抗力概率模型

构件的抗力概率模型是进行混凝土桥梁服役期的动态可靠性研究的基础之一.结构的抗力随时间的变化是一个随机过程问题.结合实桥数据建立了桥梁构件中混凝土强度的历时变化模型,讨论了因锈蚀导致的钢筋强度和钢筋截面积的退化.在此基础上,研究了在不修复情况下桥梁构件抗力的概率模型应满足的基本条件,采用独立增量过程作为抗力的概率模型及采用回归拟合方法确定了混凝土桥梁构件服役期抗力的均值函数、方差函数和自相关系数,并进行了参数敏感性分析.

考虑不同失效模式的钢筋混凝土梁时变可靠度分析

考虑钢筋混凝土梁受弯和受剪破坏两种主要失效模式,对比分析了钢筋锈蚀影响下主梁两种失效模式的时变可靠指标变化,探讨了不同失效模式相关系数的变化规律,进而采用Ditlevsen窄界限理论计算了主梁构件时变可靠指标.分析结果表明:在钢筋混凝土梁轻微锈蚀情况下,以抗弯失效为主;而在深度锈蚀情况下,以抗剪失效为主.在锈蚀影响下,主梁受弯和受剪失效模式的相关性很小,对其时变可靠度影响也不大.在失效模式低相关情况下,基于Ditlevsen窄界限理论,其失效概率上、下限差异很小.

混凝土连续梁桥使用期的时变体系可靠度计算

混凝土连续梁桥在使用期间的体系可靠度反映了其整体可靠性水平.由于桥梁在使用期间的抗力是随时间变化的,因此其体系可靠度也具有时变性.介绍并修正了桥梁抗力参数的时变模型和荷载模型,提出了混凝土连续梁桥时变体系可靠度计算方法,并结合一工程实例验证了该方法的可行性与有效性.