维修加固策略对RC梁桥时变可靠性的影响研究

服役钢筋混凝土（RC）梁桥在不利环境、材料老化以及不断增长的交通荷载作用下，为了维持可靠性水平需要合理的维修加固。本项目拟结合RC梁桥锈胀开裂模型，考虑随机参数时空变异性，研究RC梁桥基于锈胀开裂的状态指标表征方式和计算方法，建立使用期内目标状态指标的概率分布模型，采用概率有限元方法研究维修加固前可靠指标变化规律，进而提出首次维修加固决策方法。通过室内RC梁"腐蚀→加固→腐蚀"试验和维修加固实体工程，研究典型维修加固策略对状态指标和可靠指标的影响，建立典型维修加固策略与两类指标提高量的关系模型。研究维修加固后RC梁桥退化机理，实时更新维修加固后混凝土强度和腐蚀率等关键随机参数概率特征，修正钢筋腐蚀开始时间和混凝土锈胀开裂模型。在此基础上，提出维修加固后RC梁桥抗力退化概率预测方法，构建维修加固RC梁桥后继服役期时变可靠性分析方法，为制订服役桥梁合理维修加固方案提供依据。

服役多年的RC桥梁在运营阶段受到腐蚀环境、车辆荷载等影响，致使桥梁结构可靠性下降，时常需要大量的维修加固。我国73 万余座桥梁中，15%以上的桥梁需要维修加固，而我国维修加固资金非常有限。因此，在桥梁维修管理决策过程中开展维修加固前/后RC梁桥退化机理和时变可靠性的研究有重要工程意义和理论价值。.项目组针对锈蚀RC桥梁加固前/后性能退化现象，开展了如下工作：（1）考虑信息的随机性，建立了基于目标状态指标锈胀开裂概率模型。研究材料属性和荷载的时空变异性，提出了RC梁桥不同失效模式下的时变可靠性分析方法，进而构建基于状态和可靠指标的RC梁桥的维修加固准则，最终提出了RC梁桥首次维修加固时间的概率预测模型。（2）基于RC梁“腐蚀→加固→腐蚀”试验，建立了RC梁桥典型维修加固策略的组合模型，进而提出了不同维修加固策略下RC梁桥的抗力计算方法。研究了典型维修加固策略对RC梁桥随机参数影响，计算了典型维修加固策略对RC梁桥可靠指标的影响量以及基于状态指标的性能改变量。（3）通过加速腐蚀试验和实体加固工程研究了维修加固后RC梁桥随机参数变化规律，构建了维修加固完成后RC 梁桥关键参数的概率模型。基于不同加固方式的RC梁桥结构抗力退化模型，提出了维修加固完成后RC梁桥后继可靠指标计算方法。.本项目结合现场检测、实验、理论分析的研究，取得了如下主要成果：（1）建立了钢板加固RC梁承载力和挠度计算模型。分析表明在保护层厚度相同的条件下，当试验梁两主筋锈蚀均匀时，挠度随钢板厚度增加而减小，钢板厚度每提高1mm，承载力提高15kN~20kN；（2）建立了考虑锈蚀参数空间变异性的锈胀开裂概率模型，考虑腐蚀参数空间变异性比完全相关和完全不相关条件下的锈胀开裂比例分别高22.9%和低32.8%；（3）提出了锈蚀RC桥梁时空可靠度计算方法，计算结果表明考虑参数空间特征时的RC梁桥失效概率比不考虑空间分布特征时高18%；（4）建立了锈蚀RC桥梁加固前/后可靠度计算方法，对比了RC桥梁加固前/后可靠指标变化情况，结果表明活载对加固后桥梁的可靠度指标影响最大。 项目组经过4年的刻苦攻关，本项目建立了考虑锈蚀参数空间变异性的锈胀开裂概率模型，提出了钢板加固锈蚀RC梁抗力和变形理论模型以及锈蚀RC桥梁时空可靠度计算方法。发表了38篇国际国内和会议论文，培养了3名博士，9名硕士。获得了7项专利，4项软件著作权