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钢筋混凝土梁桥的退化模型与预测

王晓佳  
【摘要】:桥梁结构在长期自然环境和使用条件下会逐渐老化、损伤甚至破坏,影响到结构物的使用功能和安全性,因此掌握退化桥梁的性能状况,准确预测结构的退化趋势对公路桥梁的维护意义重大。本文从钢筋混凝土结构退化的机理出发,在总结前人成果的基础上,研究钢筋混凝土梁桥的退化预测和退化结构承载能力评估的方法。 论文首先分析引起桥梁退化的主要因素,包括自身材料和外部条件两个方面的影响因素。然后总结当前桥梁管理中所采用的退化预测方法,重点探讨马尔可夫模型和基于事例的推理模型(CBR)的使用方法。针对一般大气环境下钢筋混凝土结构退化的特点,指出由混凝土碳化引起的钢筋锈蚀是桥梁结构退化的主要因素。从工程应用的角度出发,通过对既有混凝土碳化和钢筋锈蚀计算模型的分析,建议采用以水灰比与水泥用量为主要参数的混凝土碳化模型,钢筋锈蚀计算应考虑混凝土保护层锈胀开裂对锈蚀速度的影响,通过比较得出便于工程应用的计算方法。以混凝土梁的抗弯为例,通过分析退化结构的性能,认为影响锈蚀构件承载力的主要因素是钢筋截面减小、屈服强度降低及钢筋与混凝土之间粘结强度降低。以此为依据,建立了钢筋锈蚀后混凝土梁抗弯承载力的计算方法以及以抗弯承载力为标准的结构使用寿命预测方法。对钢筋屈服强度降低系数和钢筋混凝土协同工作系数进行了敏感分析,认为采用不同系数对使用寿命预测的影响远大于对承载力预测的影响。最后,根据计算分析结果,简要地指出了提高钢筋混凝土梁桥耐久性的方法。


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