海蝕環(huán)境鋼筋混凝土梁橋損傷監(jiān)測(cè)與安全評(píng)價(jià)

鋼筋、鋼絞線銹蝕嚴(yán)重威脅我國(guó)沿海鋼筋混凝土橋梁的服役安全，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失。本項(xiàng)目系統(tǒng)開(kāi)展海蝕環(huán)境鋼筋混凝土梁橋耐久性損傷監(jiān)測(cè)與安全評(píng)價(jià)研究。首先，提出基于預(yù)應(yīng)力自平衡體系平面應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力集中的原位銹蝕監(jiān)測(cè)新方法，通過(guò)點(diǎn)蝕導(dǎo)致的應(yīng)力集中，銹蝕監(jiān)測(cè)傳感元件局部應(yīng)變突變實(shí)現(xiàn)銹蝕監(jiān)測(cè)，應(yīng)變測(cè)點(diǎn)越靠近銹蝕監(jiān)測(cè)面、蝕坑形狀越尖銳、敏感柵長(zhǎng)越短、敏感柵中心距越小時(shí)銹蝕監(jiān)測(cè)越敏感，通過(guò)在保護(hù)層不同深度布設(shè)銹蝕監(jiān)測(cè)傳感元件，采用Bayesian理論依次更新鋼筋位置的初始銹蝕與銹蝕風(fēng)險(xiǎn)，提高銹蝕監(jiān)測(cè)的可靠性。其次，考慮阻滯及膠凝材料吸附作用，計(jì)算暴露區(qū)域、保護(hù)層厚度、配合比、溫濕度條件、臨界濃度及角部二維擴(kuò)展對(duì)鋼筋初銹時(shí)間的影響，將敏感參數(shù)視為隨機(jī)變量構(gòu)造Kriging代理模型，采用Monte Carlo模擬鋼筋初銹時(shí)間的概率分布，根據(jù)設(shè)計(jì)使用期內(nèi)暴露區(qū)域及鋼筋所處位置的銹蝕風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)不同保護(hù)層厚度使不同部位的鋼筋具有相同的初銹時(shí)間且超越概率相同，系統(tǒng)地建立海蝕環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等概率耐久性設(shè)計(jì)方法。最后，確定銹蝕鋼筋、鋼絞線剩余疲勞壽命是海蝕環(huán)境鋼筋混凝土梁橋失效的關(guān)鍵控制因素，構(gòu)建考慮銹蝕程度影響的鋼筋、鋼絞線疲勞壽命預(yù)測(cè)統(tǒng)一多參數(shù)Weibull模型及鋼絞線束疲勞壽命預(yù)測(cè)模型，鋼絞線、鋼絞線束疲勞壽命隨著銹蝕程度增加而迅速減小，低應(yīng)力幅條件下鋼絞線、鋼絞線束疲勞壽命隨著銹蝕程度的增加降低更多，隨著銹蝕程度的增加，指定疲勞壽命下鋼絞線的許用應(yīng)力幅迅速降低。通過(guò)銹蝕監(jiān)測(cè)、初銹時(shí)間模擬及傳感元件布設(shè)，實(shí)現(xiàn)初始銹蝕與銹蝕風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)測(cè)及更新，形成海蝕環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等概率耐久性設(shè)計(jì)方法，考慮銹蝕后剩余疲勞壽命控制梁橋的服役安全，構(gòu)建銹蝕鋼筋、鋼絞線疲勞壽命預(yù)測(cè)模型，以10%斷絲率作為銹蝕鋼絞線束疲勞壽命終止條件，系統(tǒng)地形成海蝕環(huán)境鋼筋混凝土梁橋損傷監(jiān)測(cè)與服役安全評(píng)價(jià)體系，對(duì)新建橋梁耐久性設(shè)計(jì)及在役橋梁剩余壽命評(píng)價(jià)具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。 2100433B

海蝕環(huán)境鋼筋銹蝕嚴(yán)重威脅我國(guó)近?；炷翗蛄旱姆郯踩?，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失。本項(xiàng)目以海蝕環(huán)境為背景，以鋼筋混凝土梁橋?yàn)檠芯繉?duì)象，從銹蝕監(jiān)測(cè)著手研究銹蝕演化與銹后性能并最終形成安全評(píng)價(jià)方法。提出基于預(yù)應(yīng)力自平衡體系的鋼筋銹蝕監(jiān)測(cè)方法，構(gòu)建銹蝕程度與體系內(nèi)各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)銹蝕監(jiān)測(cè)傳感器。從腐蝕動(dòng)力學(xué)角度建立人工氣候與真實(shí)環(huán)境在時(shí)間域上的相關(guān)關(guān)系，研究人工氣候的等效模型，并通過(guò)鋼筋銹蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證該模型，提出海蝕環(huán)境梁橋結(jié)構(gòu)等概率耐久性設(shè)計(jì)方法，基于銹蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建鋼筋銹蝕狀態(tài)Markov鏈隨機(jī)模型。研究表征銹蝕鋼絞線強(qiáng)度的多參數(shù)Weibull模型并建立銹蝕鋼絞線束承載力模型；建立基于銹蝕監(jiān)測(cè)的鋼筋混凝土梁橋構(gòu)件承載力時(shí)變模型及其失效準(zhǔn)則，基于最弱聯(lián)體系可靠度并采用多目標(biāo)優(yōu)化準(zhǔn)則研究銹蝕鋼筋混凝土梁橋的最優(yōu)維修決策與剩余壽命預(yù)測(cè)，建立海蝕環(huán)境鋼筋混凝土梁橋損傷監(jiān)測(cè)與服役安全評(píng)價(jià)體系。

主要由波浪作用產(chǎn)生。由于波浪對(duì)巖岸岸坡進(jìn)行機(jī)械性的撞擊和沖刷，巖縫中的空氣被海浪壓縮而對(duì)巖石產(chǎn)生巨大的壓力，波浪挾帶的碎屑物質(zhì)對(duì)巖岸進(jìn)行研磨，以及海水對(duì)巖石的溶蝕作用等，統(tǒng)稱海蝕作用。海蝕多發(fā)生在基巖海岸。海蝕的程度與當(dāng)?shù)夭ɡ说膹?qiáng)度、海岸原始地形有關(guān)，組成海岸的巖性及地質(zhì)構(gòu)造特征，亦有重要影響。所形成的海蝕地貌有海蝕崖、海蝕臺(tái)、海蝕穴、海蝕拱橋、海蝕柱等。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

《智能橋梁健康監(jiān)測(cè)與損傷評(píng)估》系統(tǒng)論述了西南交通大學(xué)智能化橋梁團(tuán)隊(duì)在橋梁結(jié)構(gòu)智能化方面所取得的階段性成果，內(nèi)容包括：智能橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別、狀態(tài)評(píng)估及軟件系統(tǒng)。

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在海蝕崖前形成的一片平坦而微微向海傾斜的平臺(tái)，稱為海蝕臺(tái)。海蝕臺(tái)的形成是通過(guò)波浪沖掏岸壁，形成海蝕穴，懸空的崖壁在重力作用下發(fā)生崩塌，新的沖掏和崩塌又重新發(fā)生，這種過(guò)程不斷進(jìn)行，直到海蝕臺(tái)在其寬度增大到波浪的沖蝕作用不能達(dá)到時(shí)，就停止發(fā)展。假如海岸上升（或海面下降），海蝕臺(tái)上升，就形成海蝕階地。