在役钢筋混凝土桥梁的可靠度分析及其寿命预测
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成 为定 值 。根据 上述 说 明提 出 的抗 力 衰减模 型 为
济 效益 。本 文按 照考 虑 荷 载 的 时 间效 应 与 结 构 抗 力 不 定性 综 合 影 响 后有 关 结 构 失效 概 率 的指 标 —— 可
靠 度 ， 桥 梁寿命 进行 了可靠 度预测 。 对
收 稿 日期 ： ０ ５ １ － ６ ２ ０ — ２１
一
桥 梁 结 构
特 大 桥 、 要 大 桥 重 大 桥 、 桥 、 要 小 桥 中 重
小 桥
级
二 级 三 级
的公路 桥 龄都 在 ２ ～４ ０ ０年 以上 ， 大 多 数 设 计 载 重 绝 低于 现行 标准 １ ～２级 ， 结构 都存 在不 同程 度 的损坏 。
我 国城市 桥 梁 的现 状 与公 路 桥 梁 相 似或 更 差 Ｉ 。建 ２ ］ 立对 这些 桥 梁的安 全 评 估 或剩 余 承载 能 力 的 鉴 定 方 法 和技术 手段 已经成 为 当务 之 急 ， 因此研 究现 役桥 梁
靠度 ， 也就 是说 目标 可靠 指标 是进 行结 构设 计 和复核
剧增 等ｕ 。近 ２ ０年来 ， 随着 我 国经 济建 设 的发 展 ， 对 作 为先行 的交通 提 出了愈 来愈 高 的要求 ， 映在公 路 反
运输 方 面 ． 交通 量 的不断 增加 和 车辆荷 载重 量 的增 是
时结构 构 件必须 达 到 的可靠指 标基 准值 。
按 持 久状 况进 行承 载能 力极 限状 态设计 时 ， 公路 桥梁结 构 的 目标 可 靠 指 标 及 桥 梁结 构 的 设 计 安 全 等 级划 分分 别见 表 １及表 ２３ 所列 。 ｌ
表 １ 公路 桥 梁结 构 的 目标 可 靠 指 标 岛
大， 公路 桥 梁负荷 日趋 加 重 ， 得 大 部 分原 有 桥 梁 承 使
１ ０ 《 程 与 建 设》 ２ ０ ０ 工 ０ ６年 第 ２ Ｏ卷 第 ２期
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一
０ ０ ．４
＝０ ０ ； ． ４ 尺［・ 为抗 力 计算 值 ； 与 ｎ ］
为第 ｉ 种材料 的材料性 能 和 几何 参 数 ； ￡为 桥 梁 自 （）
桥 梁建成 通 车之 后 ， 随着 时间 的推 移 ， 由于 种 种 因素 会使 桥梁 安全 度有 所 下降 ， 以致 影 响车辆 运营 的
安全 。影 响桥 梁 安全 的 因素 很 多 ， 如 ： 设 计 未 达 诸 原
１ 基 本 理 论
１ １ 桥 梁 结 构 目标 可 靠 指 标 ．
载 力变 得偏 低 。重型 、 快速 交通 与 已有公 路桥 梁结 构 通 行能 力 的矛盾 日益 突 出。 由于 大 量 重 建 新 桥 非但
耗 费巨额投资 和人力 、 力 ， 且需 要时 间 ， 物 而 所以 ， 国 各 都视 旧桥为宝 贵财富 ， 图通 过修 复加 固 ， 以充分 利 力 予
应 用 所 研 究 的 方法 对 一 座 钢 筋混 凝 土桥 梁 的承 载 能 力可 靠 度 进 行 了分 析 和 评 估 ， 该 桥 的 维 修 加 固 决 策 提 供 了 重要 的依 据 。 为 关键词： 靠度； 可 目标 可 靠 指 标 ； 力衰 减 ； 抗 寿命
中 图 分 类 号 ： ４ ． ４ Ｕ４ ５ ７ Ｕ４ ８ ３ ； ４ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ６ ３５ ８ （ ０ ６ ０ — １ ００ １ ７ ７ １２ ０ ）２０ ０ —３
Ｒ（） Ｋｐ ，ｉ （）式 不 定 性 随 机 变 量 ， 一 １ ０ Ｋ ， ．，
作者简介 ： 王 蔡
翼 （ ９ ９ ） 男 ， 徽 合 肥 人 ． 肥 工 业 大学 硕 士 生 ； １７一 ， 安 合 敏 （ ５ 一 ） 男 ， 南 衡 阳 人 。 肥 工 业 大 学 教授 ． １ ３ ， 湖 ９ 合
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在 役 钢 筋 混 凝 土 桥 梁 的可 靠 度 分 析 及 其 寿命 预测
王 翼 ， 蔡 敏
（ 合肥 工 业 大 学 土 木 建 筑 工 程 学 院 ，安 徽 合 肥 ２０ ０ ） ３ ０ ９
摘
要 ： 对 既 有 钢筋 混凝 土 桥 梁 的特 点 ， 立 了结 构 抗 力 的 衰 减 模 型 ， 利 用 结 构 荷 载 的 模 型 及 目标 可 靠 指 标 来 预 测 其 寿 命 。 针 建 并
如混凝 土强 度 随时 间变化 、 筋锈 蚀后 受力 面积损 失 钢
的可靠性 评定 理论 和 方法 不仅有 重要 的科 学价 值 ， 而
且具 有广 泛 的工程 应 用 前 景 和 重 大 的社 会 效 益 和 经
及 力学 性能 改变 等 ； 何 参 数 在 实 际结 构 建 成 时 ， 几 已
到使 用 要求 ， 工 未 达到设 计要 求 ， 施 桥梁 存在 病害 ， 材
料老 化 、 锈蚀 而未 及 时 养 护 ， 辆 荷 载增 大 或 交 通 量 车
所谓结 构 目标 可靠指 标 ， 是指 一种 预先 给定 作为 设 计依 据 的可靠 指 标 ， 表示 了所 要求 的结 构构 件可 它
１ ２ 在 役 结 构 抗 力 分 析 ．
在 役结 构抗 力 的不定 性取决 于计 算模 式 、 材料性 能 及几 何参 数 。计算 模 式 的不 定性 主要 来 自于 抗 力
计 算 中的基 本假 定 ， 如损伤 构 件受力 时 符合平 截 面假 定等； 材料 强度 不定 性 主 要 指 材 料 强度 随 时 间变 化 ，
用。这样 ， 对现 有桥梁进 行性能评 估 ， 其 中病 态桥 梁 对
进行技 术改造 ， 采用加 固补强方法 来恢 复 、 提高 承载 能
力， 已成为公路 养护与设 计部 门的当务 之 急 。 我 国交 通部 １ ８ ９ ９年 调 查 统 计 表 明 ， ５ ． １ 有 ０ ５ ％
安 全 等 级
济 效益 。本 文按 照考 虑 荷 载 的 时 间效 应 与 结 构 抗 力 不 定性 综 合 影 响 后有 关 结 构 失效 概 率 的指 标 —— 可
靠 度 ， 桥 梁寿命 进行 了可靠 度预测 。 对
收 稿 日期 ： ０ ５ １ － ６ ２ ０ — ２１
一
桥 梁 结 构
特 大 桥 、 要 大 桥 重 大 桥 、 桥 、 要 小 桥 中 重
小 桥
级
二 级 三 级
的公路 桥 龄都 在 ２ ～４ ０ ０年 以上 ， 大 多 数 设 计 载 重 绝 低于 现行 标准 １ ～２级 ， 结构 都存 在不 同程 度 的损坏 。
我 国城市 桥 梁 的现 状 与公 路 桥 梁 相 似或 更 差 Ｉ 。建 ２ ］ 立对 这些 桥 梁的安 全 评 估 或剩 余 承载 能 力 的 鉴 定 方 法 和技术 手段 已经成 为 当务 之 急 ， 因此研 究现 役桥 梁
靠度 ， 也就 是说 目标 可靠 指标 是进 行结 构设 计 和复核
剧增 等ｕ 。近 ２ ０年来 ， 随着 我 国经 济建 设 的发 展 ， 对 作 为先行 的交通 提 出了愈 来愈 高 的要求 ， 映在公 路 反
运输 方 面 ． 交通 量 的不断 增加 和 车辆荷 载重 量 的增 是
时结构 构 件必须 达 到 的可靠指 标基 准值 。
按 持 久状 况进 行承 载能 力极 限状 态设计 时 ， 公路 桥梁结 构 的 目标 可 靠 指 标 及 桥 梁结 构 的 设 计 安 全 等 级划 分分 别见 表 １及表 ２３ 所列 。 ｌ
表 １ 公路 桥 梁结 构 的 目标 可 靠 指 标 岛
大， 公路 桥 梁负荷 日趋 加 重 ， 得 大 部 分原 有 桥 梁 承 使
１ ０ 《 程 与 建 设》 ２ ０ ０ 工 ０ ６年 第 ２ Ｏ卷 第 ２期
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一
０ ０ ．４
＝０ ０ ； ． ４ 尺［・ 为抗 力 计算 值 ； 与 ｎ ］
为第 ｉ 种材料 的材料性 能 和 几何 参 数 ； ￡为 桥 梁 自 （）
桥 梁建成 通 车之 后 ， 随着 时间 的推 移 ， 由于 种 种 因素 会使 桥梁 安全 度有 所 下降 ， 以致 影 响车辆 运营 的
安全 。影 响桥 梁 安全 的 因素 很 多 ， 如 ： 设 计 未 达 诸 原
１ 基 本 理 论
１ １ 桥 梁 结 构 目标 可 靠 指 标 ．
载 力变 得偏 低 。重型 、 快速 交通 与 已有公 路桥 梁结 构 通 行能 力 的矛盾 日益 突 出。 由于 大 量 重 建 新 桥 非但
耗 费巨额投资 和人力 、 力 ， 且需 要时 间 ， 物 而 所以 ， 国 各 都视 旧桥为宝 贵财富 ， 图通 过修 复加 固 ， 以充分 利 力 予
应 用 所 研 究 的 方法 对 一 座 钢 筋混 凝 土桥 梁 的承 载 能 力可 靠 度 进 行 了分 析 和 评 估 ， 该 桥 的 维 修 加 固 决 策 提 供 了 重要 的依 据 。 为 关键词： 靠度； 可 目标 可 靠 指 标 ； 力衰 减 ； 抗 寿命
中 图 分 类 号 ： ４ ． ４ Ｕ４ ５ ７ Ｕ４ ８ ３ ； ４ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ６ ３５ ８ （ ０ ６ ０ — １ ００ １ ７ ７ １２ ０ ）２０ ０ —３
Ｒ（） Ｋｐ ，ｉ （）式 不 定 性 随 机 变 量 ， 一 １ ０ Ｋ ， ．，
作者简介 ： 王 蔡
翼 （ ９ ９ ） 男 ， 徽 合 肥 人 ． 肥 工 业 大学 硕 士 生 ； １７一 ， 安 合 敏 （ ５ 一 ） 男 ， 南 衡 阳 人 。 肥 工 业 大 学 教授 ． １ ３ ， 湖 ９ 合
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在 役 钢 筋 混 凝 土 桥 梁 的可 靠 度 分 析 及 其 寿命 预测
王 翼 ， 蔡 敏
（ 合肥 工 业 大 学 土 木 建 筑 工 程 学 院 ，安 徽 合 肥 ２０ ０ ） ３ ０ ９
摘
要 ： 对 既 有 钢筋 混凝 土 桥 梁 的特 点 ， 立 了结 构 抗 力 的 衰 减 模 型 ， 利 用 结 构 荷 载 的 模 型 及 目标 可 靠 指 标 来 预 测 其 寿 命 。 针 建 并
如混凝 土强 度 随时 间变化 、 筋锈 蚀后 受力 面积损 失 钢
的可靠性 评定 理论 和 方法 不仅有 重要 的科 学价 值 ， 而
且具 有广 泛 的工程 应 用 前 景 和 重 大 的社 会 效 益 和 经
及 力学 性能 改变 等 ； 何 参 数 在 实 际结 构 建 成 时 ， 几 已
到使 用 要求 ， 工 未 达到设 计要 求 ， 施 桥梁 存在 病害 ， 材
料老 化 、 锈蚀 而未 及 时 养 护 ， 辆 荷 载增 大 或 交 通 量 车
所谓结 构 目标 可靠指 标 ， 是指 一种 预先 给定 作为 设 计依 据 的可靠 指 标 ， 表示 了所 要求 的结 构构 件可 它
１ ２ 在 役 结 构 抗 力 分 析 ．
在 役结 构抗 力 的不定 性取决 于计 算模 式 、 材料性 能 及几 何参 数 。计算 模 式 的不 定性 主要 来 自于 抗 力
计 算 中的基 本假 定 ， 如损伤 构 件受力 时 符合平 截 面假 定等； 材料 强度 不定 性 主 要 指 材 料 强度 随 时 间变 化 ，
用。这样 ， 对现 有桥梁进 行性能评 估 ， 其 中病 态桥 梁 对
进行技 术改造 ， 采用加 固补强方法 来恢 复 、 提高 承载 能
力， 已成为公路 养护与设 计部 门的当务 之 急 。 我 国交 通部 １ ８ ９ ９年 调 查 统 计 表 明 ， ５ ． １ 有 ０ ５ ％
安 全 等 级