服役钢筋混凝土桥梁时变可靠性评估与剩余寿命预测(张建仁等)思维导图
钢筋混凝土桥梁剩余寿命评估方法研究
钢筋混凝土桥梁剩余寿命评估方法研究1前言由于不良的环境、日益增长的交通量以及公路运输业经常提倡提高汽车荷载标准的影响，许多既有桥梁不能满足为修建新桥而规定的设计标准；劣化和（或）荷载的增加也导致了桥梁可靠性的降低，甚至可能降低到规范规定的水平之下，近年发生的既有桥梁垮塌事故比比皆是，如图1所示。
因此，需要经常根据桥梁的安全性及耐久性状况，对其剩余使用寿命和经济合理维修时间作出评鉴。
图1典型服役钢筋混凝土桥梁垮塌多年来，国内外专家对桥梁评估检测、使用维护，进行了深入地研究和探索，提出了许多有学术价值和推广使用价值的成果和建议。
随着国家建设的发展，我国的桥梁建设规模越来越大，结构越来越复杂。
传统的分析己不能满足桥梁科学管理的要求，必须要借助现有理论、技术和科研成果，并进一步提升，提高我国桥梁的科学管理，进一步加快桥梁结构安全性和耐久性以及剩余寿命预测技术的研究和应用步伐。
为此，2006年5月，由长沙理工大学与中南大学、浙江大学、广西壮族自治区高速公路管理局、广西壮族自治区交通科学研究所、贵州省交通科学研究所组成投标联合体进行了"钢筋混凝土桥梁剩余寿命评估方法研究”项目的可行性研究。
西部交通建设科技项目管理中心组织专家对项目投标书进行审查。
2006年9月交通部科教司下达交通部科技项目任务书（任务书编号200631800019 ）。
本项目预期目标为：结合快速腐蚀试验、实体工程构件室内试验、以及现场试验开展理论研究，为在用钢筋混凝土和混凝土的梁桥和拱桥的评定、维修加固决策以及剩余寿命的预测提供一套完整实用的技术方法和理论，在中西部省份推广应用，提高各省公路桥梁管理部门对在用钢筋混凝土和混凝土桥梁的管理水平。
项目在实施过程中，各单位团结协作，分工明确，措施得力，严格按合同要求完成了各项研究任务，解决了研究工作大纲提出的关键技术，取得了相应的研究成果，达到了考核指标要求。
整体水平达到国际先进水平。
剩余寿命评估技术对依托工程起到了很好的指导作用。
基于非线性有限元的现役钢筋混凝土梁桥安全性评估
说明结构已无安全储备 。
表 2 各梁跨中截面最大拉应变实测值与计算值
测点位置
1# 2# 3# 4#
实测值 /mm 183 192 169 199
计算值 /mm 140 186 162 156
校验系数 ζ 1. 31 1. 03 1. 04 1. 28
图 11 荷载工况下的主应力示意图
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土和钢筋的抗力衰减模型 , 可得出当前该桥材料特
性 , 有限元分析模型如图 6所示 。
图 7 Rüsch混凝土本构关系示意图
图 6 钢筋混凝土 T形梁桥的有限元模型示意图
图 8 钢筋本构关系示意图
2009年第 1期
杜 鑫等 : 基于非线性有限元的现役钢筋混凝土梁桥安全性评估
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212 A n sys计算结果分析 通过非线性有限元计算 , 得出计算结果 , 与试验
图 1 钢筋混凝土简支 T梁桥横断面示意图
图 2 钢筋混凝土简支 T梁桥桥型布置示意图
112 测试项目 根据现场调查的情况以及桥梁现场的实际条件 ,
选择南岸第一跨作为试验跨 。考虑到结构的对称性 , 选取桥跨 6片 T形梁上游侧的 4 片 T形梁作为试验 梁 , 主要进行以下测试项目 :
(1) 主梁跨中截面在试验荷载下的应力 。 (2) 主梁跨中截面在试验荷载下的最大挠度 。 (3) 主梁在试验荷载下的裂缝发展情况 。 113 测点布置和加载方案 根据简支梁桥的受力特点 , 跨中截面为最不利截 面 , 因此作为测试截面 , 测点布置见图 3。试验荷载 采用试验汽车进行加载 , 荷载布设仅采用一种方式进行 加载 , 具体的车辆横向排列和纵向排列如图 4～图 5。 114 试验结果分析 静载试验得到的钢筋混凝土 T形梁桥挠度实测 结果如图 10所示 。根据挠度实测结果可得 , 最大挠 度发生在 3#梁 , f / l = 2186 /12 960 = 1 /4 531 < 1 /600, 满足设计规范要求 , 可以判断该桥整体性尚好 , 可满 足汽 —15级荷载的要求 。试验跨在荷载作用下 , 跨 中截面下缘混凝土最大拉应变的实测数据和各梁混凝 土截面应变分布曲线见图 12 ～图 13。 2#、 3#梁的裂
服役钢筋混凝土桥梁时变可靠性评估与剩余寿命预测
10.2钢筋混凝土桥梁性能描述
可靠度指标与状态指标的关系
可靠指标的劣化一般以桥梁的性能为基础，主要对应承载能 力极限状态，二状态的劣化则更趋于外观，主要对应于正常 使用极限状态。当没有维护作用的时候，两个指标相对独立； 当考虑结构维护时，二者是时变的性能指标。关系如下： A：可靠指标与状态指标可能相互影响，但有时也可能有很少 或基本没有联系，在外观没有异常的情况下，桥梁可能突然 失效；在考虑结构腐蚀作用时，腐蚀先影响结构的状态指标， 再影响结构的可靠指标。 B: 考虑对结构进行维护时，有的维护活动先对状态指标起作 用，改善了结构的外观，延迟了结构的劣化，即对可靠度指 标起作用。有的对两种指标均起作用。
SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING.LUT
10.3维护模型
一、概述
时间控制和性能控制维护策略
当时间在寿命周期内达到某一特定时间������∗,结构的可靠度达到 目标可靠度时，就需要对结构采取相应的维护措施，此时失 效概率可以通过Monte Carlo模拟计算或者也可以通过近似的 估计得出，即当时刻������∗时，一旦������(������∗) < ������������������������������������������ ,这时就需要 对结构采取加固工作，来保证结构的安全，或当其中的外观 状态指标达到一定极限即������(������∗) < ������������������������������������������ ,也需要立刻做出维 护策略。
������������为结构初始可靠指标； ������Ⅰ为结构开始劣化时间； ������������为可靠指标劣化率。
SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING.LUT
桥梁的时变可靠度及剩余寿命预测
桥梁的时变可靠度及剩余寿命预测摘要：本文基于桥梁时变可靠度理论及抗力退化主要影响因素分析等方面研究成果，提出了连续刚构桥使用寿命预测流程，并根据国内外相关抗力衰减模型规律，对某实桥进行了寿命预测，为桥梁工程的寿命预测提供方法借鉴。
关键词：桥梁工程；时变可靠度；寿命预测；可靠指标0引言桥梁结构在服役期间，其抗力是随时间不断衰减的。
而且，车辆荷载和人群荷载等活荷载是依赖于时间参数的随机变量。
因此，桥梁结构的可靠性也随服役时间而变化。
影响结构可靠性的很多因素都是与时间有关的，荷载效应就是一个随机变量，通常用随机过程来描述，因而引入了设计基准期的概念，设计基准期就是将随机过程转化为随机变量所取的一个时间域[1]。
1桥梁时变可靠度1.1桥梁抗力退化主要影响因素桥梁由混凝土和钢筋（包括预应力钢筋）两种材料组成，因此材料性能应考虑混凝土和钢筋两个方面。
随着时间的推移，这些影响因素的性能都会按不同规律变化，导致结构抗力产生相应的变化[2]。
1.2抗力衰减模型一般来说，抗力随时间的变化是非平稳随机过程，要确定抗力的衰减规律是一个非常复杂的问题，为了计算上的简化和实用化，可将非平稳随机过程平稳化，即将抗力表示为：（1）式中：——初始时刻的抗力随机变量；——抗力退化和修理导致抗力恢复的随机过程。
（1）国外抗力衰减模型文献[3]和文献[4]建议了由于钢筋锈蚀导致的混凝土梁抗弯承载力衰减函数：（2）表1抗力衰减模型抗力时变规律如图1所示。
图1抗力变化规律曲线（2）国内抗力衰减模型国内学者根据实际检测数据，对钢筋锈蚀和混凝土强度时变模型进行了修正后，给出了如图2所示的抗力时变规律。
图2抗力变化规律曲线1.3荷载概率模型对于既有桥梁，一般都有10年以上的服役史，因此后续服役期的长度小于100年，后续服役基准期内汽车荷载效应最大值分布依然服从极值I型分布，其基本统计参数要根据后续服役期的长度重新计算，参考文献[5]荷载随机变量的统计参数见表2。
2023年二级建造师《水利水电工程管理与实务》重点思维导图
竣工审计的基本内容
水利水电工程施工组织设计
施工分区规划
施工总布置的要求
施工总平面图
施工材料、设备仓库面积的确定
临时设施设计的要求
设计的主要内容 主要施工工厂设施
施工总进度的要求
水利水电工程施工进度计划的编制
内容
专项施工方案
有关程序要求 实施与监督
危险性较大单项工程的规模标准
水利水电工程造价与成本管理
围堰施工 明渠
导流泄水建筑物
隧洞 底孔
坝体预留缺口
塞堵法
漏洞
抢护方法
盖堵法
戗堤法
汛期施工险情判断与抢险技术
管涌
抢护方法
反滤围井 反滤层压盖
漫溢
抛投块料
截流方法
爆破
下闸
龙口位置的选择
龙口宽度的确定
截流设计与施工
截流材料种类选择
截流材料尺寸选择
截流材料数量的确定
水利水电工程 主体工程施工
土石方开挖工程
《水利水电工程标准施工招标文件》（2009年版）的构成
水利水电工程施工合同文件的构成
发包人的义务
监理人在合同中的作用
承包人义务
发包人与承包人的义务和责任
履约担保 承包人项目经理要求
地质资料复核
承包人提供的材料和工程设备
测量放线 承包人的质量管理
质量条款的内容
监理人的质量检查 工程隐蔽部位覆盖前的检查
防汛准备的要求
与工程建设有关的水土保持规定
修建工程设施的水土保持预防规定 水土流失的治理要求
水利水电工程建设强制性标准
水利工程施工的强制性标准 电力工程施工的强制性标准
文明建设工地评审（表2F320086）
同济大学岩土工程测试技术思维导图
设备安装和试验操作
尺寸效应
预压与荷载分级
影响因素
加荷速率与沉降稳定标准 反力方式
地基土的均匀性
其他因素
绘制相关曲线
确定地基承载力
整理及应用
计算变形模量
估算土的不排水抗剪强度
估算土的基床反力系数
桩载荷试验
其他类型
水平载荷试验
单桩 地基土
静力触探试验
单桥探头
比贯入阻力
探头种类
双桥探头
锥尖阻力、侧壁摩阻力
柔性好
应变灵敏度大
分类与材料
按敏感材料分
膜式
允许电流密度大 工作范围广
优点
稳定性、温度特性好
缺点
灵敏度系数小
体型
分类
薄膜型
扩散型
电阻应变片式传感器
半导体应变片
优点
应变灵敏度大，分辨率高 体积小，能测加速度
缺点
可重复性不大 较大应变下，非线性误差大
确定方法
5%抽样，试验测定
灵敏度
确定过程
应力仪测ε 电位差计测ΔR/R
温漂
真实反映变化输入量的能力，时间函数差就是动态误差
零阶系统（比例系统）
灵敏度：放大系数
一阶系统（惯性系统）
时间常数τ越小响应越快
动态传递特性
传感器基本动态特性方程
二阶系统
ξ=0，无阻尼 0<ξ<1，欠阻尼 ξ=1，临界阻尼
ξ>1，过阻尼
灵敏度
线性范围
响应特性（动态/静态）
传感器选用原则
精确度
稳定性（可靠度）
土的状态和应力历史
粘土静止侧压力系数K0
砂土静止侧压力系数K0
砂土的相对密实度Dr
一建学习思维导图2016-市政工程
材料 沥青、粗集料、细集料、矿粉、纤维稳定剂
材料组成及结构 连续、间断
组成
分类
矿料级配及空隙 密级配、开级配、半开级配 公称最大粒径 特粗、粗、中、细、砂
生产工艺 热拌、冷拌、再生
悬浮密实 黏聚力高，内摩内低，温稳差 AC
类型 骨架空隙 内摩内高、黏聚力低 AM、OGFC
骨架密实 内摩角高，黏聚力高 SMA
应用 最佳沥青用量确定 马歇尔试验
重力式
衡重式
悬臂式
结构
挂壁式 柱板式
锚杆式
挡土墙
尾杆式 加筋土
静止土压 最小
受力 主动土压
被动土压 最大
导行交通
准备
技术安全交底 放线测量
试验路基土
程序
附属
地下管线、涵洞 先地下、后地上，先深后浅 既有管线 拆改、加固保护
修排水设施
施工
挖路堑/筑路堤 整平、压实、修整、修建
适用于次干路及以下道路 级配砾石作底基层，粒径小于53mm，作基 层，粒径小于37.5mm
分类 上面层、中面层、下面层；（磨耗层、面层上层、面层下层）
沥青路面
面层
热拌
适用各级路的面层 适用支路及以下面层
冷拌 各级路面基层、连接层、整平层
类型
沥青路面坑槽冷补
温拌 拌制过程加沸石，适用与热拌相同
贯入 适用支路及以下面层
管顶至路床500-800mm时，保护或加固管道
方式 重力压实、振动压实
压实 原则 先轻后重、先静后振、先低后高、先慢后快，轮迹重叠
环境 中心区、工业区、仓库区、文教区、行政区等
快速路 完全为交通功能服务
道路分类与分级
道路分级
主干路 次干路 支路
2024年二级建造师《水利实务》备考思维导图
第一章水利水电工程施工技术1第一目水利水电第二节—水利水—电丁勹工程建筑物的类型程建筑物及建筑材料及相关要求一、土石坝与堤防的构造及作用二、混凝土坝的构造及作用考点一水利水电三、水闸的组成及作用工程建筑物的类型四、泵站的布置及水泵的分类五、水电站的组成及作用六、渠系建筑物的构造及作用考点二水利水电工程等级划分及特征水位考点三水利水电一工程合理使用年限及耐久性第二目水利水电工程勘察与测量卢第三节第三目水利水电工程建筑材氓｝永利水电工程施工导流与河道截流水利水电工程主体工程施工-L 按坝高分类：低坝、中坝(30m ,..._,70m)和高坝。
（一）土石坝的类型(1)均质坝。
2．辗压式土石坝(2)土质防渗体分区坝。
分黏土心墙坝、黏土斜墙坝(3)非土料防渗体坝。
一、土石坝与堤防的构造及作用l ．坝顶构造2．防渗体(1)土坝防渗体主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等。
（二）土石坝的构造及作用3．护坡与坝坡排水4．坝体排水(l)排水设施—贴坡、棱体、褥垫、管式和综合式(2)反滤层（三）堤防的构造及作用l．主要依靠自身重量产生的抗滑力维持其稳定性。
（一）重力坝的结构特点和类型2．坝轴线一般为直线。
3．按坝体高度分为高坝、中坝(30m-70m)和低坝。
l ．坝顶构造12重力坝的防渗与排水设施(1)横缝二、混凝土坝的构造及作用（二）重力坝的构造及作用3．重力坝的分缝与止水(2)纵缝I (3)水平施工缝4．坝内廊道(1)基础灌浆廊道。
(2)坝体检修和排水廊道。
（三）重力坝的荷载与作用扬压力包括上浮—力及渗流压力。
（四）拱坝拱坝的结构特点拱坝的轴—线为弧—形。
（五）支墩坝可分为平板坝、连拱坝和大头坝。
三、水闸的组成及作用（一）水闸的类型(1)底板：分为平底板、低堰底板和反拱底板。
平底板可分为整体式和分离式两种。
1.闸室(2)闸墩(3)工作桥(4)胸墙：挡水，以减小闸门的高度。
（二）水闸的组成部分及其作用（1)铺盖（三）橡胶坝的组成及作用2．上游连接段(2)护底与护坡(3)上游翼墙(1)护坦（消力池）3．下游连接段(2)海漫与防冲槽(3)下游翼墙与护坡l．橡胶坝的类型2．橡胶坝的组成部分及作用l．泵站总体布置2．泵站进出水建筑物3．水泵的分类及性能四、泵站的布置及水泵的分类14．泵房的结构形式(1)按作用原理可分为叶片泵、容积泵和其他类型泵三大类。