钢筋混凝土桥梁结构地震损伤评估及加固策略研究

钢筋混凝土桥梁地震损伤状态的评估及合理的加固决策，对保证国家交通生命线的畅通具有关键作用。本项目拟采用连续介质力学的理论分析、拟静力模型试验研究、有限元仿真计算和人工智能技术相结合的方法，针对结构损伤评估、抗震加固策略的优化以及结构地震损伤控制系统进行研究。首先，选取和改进混凝土非局部动力损伤本构关系，使其能够反映塑性、低周疲劳和损伤耦合关系。其次，建立钢筋混凝土结构非线性动力损伤的精细化模型，发展损伤本构在显式动力积分CR列式中的数值计算方法，研究结构倒塌判定准则和倒塌机理。探讨损伤指标与破坏等级、加固规模的关系，运用人工智能技术建立多层次模糊综合评估体系。然后，以试验和仿真计算为基础，以应对结构地震风险为评判依据，综合比选多种加固策略的有效性、经济性和可行性，做出最优加固决策。最终，融合损伤评估、损伤预警和加固决策形成地震损伤控制系统，实现防震减灾的目的。

钢筋混凝土桥梁地震损伤评估、加固方法以及决策问题研究对于震后抗震救灾和恢复重建具有重大的意义。本项目通过调查、总结和整理汶川地震中钢筋混凝土桥梁震害及其所致经济损失，建立汶川地震钢筋混凝土桥梁损伤数据库，据此提出多层次模糊评估体系及基于相关向量机的损伤等级分类器，进而依靠贝叶斯方法得出结构易损性函数、经济损失函数及风险指标等。探索地震中钢筋混凝土桥梁结构地震损伤和倒塌机理，开展以小鱼洞大桥为例进行钢筋混凝土刚架拱桥结构倒塌过程的研究。采用塑性-损伤力学理论，研究钢筋混凝土桥墩轴向-剪切-弯曲耦合破坏，建立钢筋混凝土等效各向异性损伤本构模型，将其应用于基于“力”模式的精细化纤维梁结构理论。针对常用的钢筋混凝土桥墩加固方法（钢套管加固法和钢筋混凝土套箍加固法）的可行性、有效性和优缺点进行对比，开发桥墩地震损伤评估及抗震加固计算软件，利用多组试验结果验证计算模型有效性和可靠性。