[01704418]维修加固后钢筋混凝土梁桥退化机理和时变可靠度研究

1、课题的来源及背景： 我国71万余座桥梁中,15%以上的桥梁服役多年需要维修加固以维持现有服役水平,但是,维修加固后的桥梁退化规律和性能演变等相关研究尚少。因此,长沙理工大学向交通运输部提出建议,开展维修加固后钢筋混凝土梁桥的退化机理和时变可靠度的应用基础研究。交通运输部组织同行专家对项目建议书进行评审,经研究决定,由长沙理工大学组织编写“维修加固后钢筋混凝土梁桥退化机理和时变可靠度研究”应用基础计划项目的可行性研究报告。 2、技术原理及性能指标： 专题一：粘贴钢板维修加固完成时钢筋混凝土桥梁指标概率评估方法 （1）粘贴钢板维修加固完成时RC梁桥抗力计算模型 结合维修加固实体工程信息数据,分析粘贴钢板这一典型维修加固技术对RC梁桥力学性能的影响,提出粘贴维修加固技术刚完成时RC梁桥的弯曲和剪切抗力计算方法。 （2）粘贴钢管维修加固完成时状态指标提高量计算方法 基于实桥工程加固实践和室内模型试验,分析粘贴钢板维修加固技术对RC梁桥腐蚀参数变化的影响规律,研究粘贴钢板维修加固技术对基于锈胀开裂的耐久性影响,计算粘贴钢板维修加固方法对RC梁桥基于状态指标的性能改变量。 （3）粘贴维修加固完成时可靠指标提高量计算方法 研究粘贴维修加固方法刚完成时对RC梁桥随机参数影响,建立相应的概率分布模型,使用基于事件的Monte-Carlo模拟方法,计算粘贴钢板维修加固方法对RC梁桥可靠指标的影响量。 （4）粘贴钢板维修加固后服役RC梁桥抗力衰减概率模型 研究新老材料界面退化机理,研究加固后结构内部钢筋的锈蚀规律,建立加固后钢筋的腐蚀率模型,统计加固腐蚀参数的概率分布特征,在此基础上,建立粘贴钢板加固后钢筋混凝土梁桥的抗力衰减模型。 专题二：粘贴维修加固后钢筋混凝土梁桥时变可靠性评估 （1）加固后参数的空间分布特征 依托实体加固工程检测信息,研究粘贴钢板维修加固后RC梁桥随机参数变化规律,基于信息随机更新技术,构建粘贴钢板维修加固完成后RC梁桥混凝土强度和腐蚀率等关键随机参数的概率模型,测试加固后材料、结构尺寸和腐蚀等关键参数的空间分布特征,建立随机参数空间相关长度和相关函数表达式。 （2）粘贴钢板维修加固后RC梁桥时变可靠性评估 研究粘贴钢板维修加固完成后RC梁桥维修加固后的材料退化机理和结构失效模式,构建基于不同加固方式的维修加固后RC梁桥结构抗力退化模型,考虑加固质量对抗力退化的影响,研究维修加固材料的随机性和变异性,提出维修加固后RC梁桥后继可靠指标评估技术。 （3）维修加固后RC梁桥状态指标计算方法 研究维修加固后RC梁桥状态指标变化规律,基于已更新的随机参数模型改进钢筋腐蚀开始时间模型和混凝土锈胀开裂模型,结合维修加固材料的劣化特征和时变性,提出典型维修加固策略完成后RC梁桥后继时变状态指标计算方法。 3、技术的创造性与先进性 （1）提出了加固完成时结构抗力计算方法,建立粘贴钢板维修加固技术完成时RC梁桥可靠指标和状态指标提高量的计算方法;研究加固质量和锈蚀率在加固后的变化规律,提出加固完成后结构抗力计算方法,解决了加固后结构抗力计算问题,研发了具有自主知识产权的计算机软件; （2）构建了基于不同加固方式的维修加固后RC梁桥结构抗力退化模型,考虑加固质量对抗力退化的影响,基于随机场理论研究了加固后材料参数、结构参数的空间变异特征,建立加固后RC桥梁后继可靠指标和状态指标评估方法。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 经过接近3年的攻关,以及在广佛高速公路上的桥梁应用,本项目建立粘贴钢板维修加固技术完成时RC梁桥可靠指标和状态指标提高量的计算方法;提出加固完成时/后抗力计算方法;建立加固后RC桥梁后继可靠性评估方法。项目研究成果相对成熟。一旦有机会,可以纳入相关标准,为粘贴钢板加固钢筋混凝土桥梁的后继可靠性评估提供指导和借鉴。 5、应用情况及存在的问题 （1）本项目研究了粘贴钢板加固完成时影响结构性能的参数分布,提出了加固完成时抗力计算方法,建立粘贴钢板维修加固技术完成时RC梁桥可靠指标和状态指标提高量的计算方法,但是主要针对粘贴钢板加固,而实际工程中,有许多加固方式,尚需要进一步完善模型,提高模型的使用范围; （2）本项目构建了基于不同加固方式的维修加固后RC梁桥结构抗力退化模型,考虑加固质量对抗力退化的影响,研究维修加固材料的随机性和变异性,基于随机场理论,建立加固后RC桥梁后继可靠指标和状态指标评估方法。参数的空间变异主要根据文献资料,尚需要进一步统计大量实桥信息,完善加固后参数空间变异特征,建立更全面的参数空间分布规律。