钢筋混凝土桥梁剩余寿命评估方法研究

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1、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

2、，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

3、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。　　2主要研究内

4、容及考核指标　　本项目将以我国内陆常见的、量大面广的钢筋混凝土桥梁为工程背景展开研究，内容涵盖钢筋混凝土简支梁桥和拱桥的材料劣化机理、桥梁结构性能退化、可靠性评价、剩余寿命分析理论及其预测模型、维修策略等诸多方面。　　项目主要研究内容划分为以下七个专题：　　专题1、混凝土劣化机理、影响因素与劣化模型　　专题2、混凝土结构中钢筋锈蚀机理、影响因素与腐蚀模型　　专题3、钢筋混凝土梁桥结构退化机理、影响因素与退化模型　　专题4、钢筋混凝土拱桥结构退化机理、影响因素与退化模型　　专题5、反复移动荷载对混凝土桥梁剩余寿命的影响与评估方法　　专题6、混凝土桥梁剩余寿命分析

5、理论、预测模型及评价方法　　专题7、在用钢筋混凝土桥梁经济合理维修时间的确定方法　　工程应用实例集和项目成果应用推广指南已包含在上述相应专题中。　　根据合同任务书要求，本项目的考核指标包括：　　1）取得以下主要理论成果：建立钢筋混凝土梁桥和拱桥的混凝土劣化模型、钢筋锈蚀模型；提出钢筋混凝土梁桥和拱桥结构退化后抗力计算方法；提出反复移动荷载对混凝土桥梁剩余寿命的影响与评价方法；构建钢筋混凝土梁桥剩余寿命分析理论、预测模型及评价方法；构建混凝土及钢筋混凝土拱桥剩余寿命分析理论、预测模型及评价方法；提出在用钢筋混凝土桥梁经济合理维修时间的确定方法。　　2）至少调查1

6、0~30座典型桥梁，并对部分桥梁进行剩余寿命评定以及桥梁维修加固的方案确定，本项目研究过程中力争直接节省养护和建设资金超过1千万元。　　3）不少于5个实体工程（梁桥、拱桥各两座以上）的工程应用实例集和应用指南。　　4）提交研究总结报告和7个专题研究分报告：①混凝土劣化机理、影响因素与劣化模型研究分报告；②混凝土结构中钢筋锈蚀机理、影响因素与腐蚀模型研究分报告；③钢筋混凝土梁桥结构退化机理、影响因素与退化模型研究分报告；④混凝土及钢筋混凝土拱桥结构退化机理、影响因素与退化模型研究分报告；⑤反复移动荷载对混凝土桥梁剩余寿命的影响与评估方法研究分报告；⑥混凝土桥梁剩

7、余寿命分析理论、预测模型及评价方法研究分报告；⑦在用钢筋混凝土桥梁经济合理维修时间的确定方法研究分报告。　　5）提交3个试验报告：①混凝土劣化试验报告；②混凝土构件中钢筋锈蚀试验报告；③混凝土桥梁主要构件承载力退化试验报告。　　6）在国内外权威刊物发表10篇以上的科技论文。　　3主要成果及突破的关键技术　　3.1主要成果　　课题组针对"钢筋混凝土桥梁剩余寿命评估方法研究"相关的七个专题开展系统深入研究，经过近4年的攻关，发表了84篇高水平学术论文，其中SCI、EI收录40篇、ISTP收录8篇，65篇为核心期刊以上、11篇国际和国内学术会议论文；研发了3套具有自

8、主知识产权的计算软件；获发明专利2项、