第1章 结构全寿命维护概论

结构全寿命周期平均风险率
15
二、结构全寿命周期的划分
性 能 稳 定 阶 段
16
二、结构全寿命周期的划分
2006年5月25日常州天宁宝塔 发生火灾
性 能 稳 定 阶 段
2010年11月15日上海市胶州路 教师公寓发生火灾
22000171年年42月月2197日日美福国建加马州仔某岭高隧 速道公因路氢桥气因瓶油泄罐漏车发着生火火坍灾塌
性能稳定阶段 性能劣化阶段 时间
结构全寿命周期平均风险率
24
二、结构全寿命周期阶段的划分
性能劣化阶段（混凝土结构）
北京西直门立交桥使用19年严重腐蚀
美国第二座San Mateo-Hayward
（除冰盐腐蚀，现已重修） （ 60年代建，氯离子入侵，80年巨资修补）
天津霍庄大桥（钢筋锈蚀严重）
大桥（碱骨料反应）
高速公路
大型桥梁
隧道工程
10
一、结构全寿命维护的对象
在
建
荷载复杂
结
构
存
结构不完整
在
的 问
材料性能不成熟
题
11
一、结构全寿命维护的对象
超期服役
既 有
设计标准低
结
构 存
施工质量不佳
在
的
缺乏合理维护
问
题
出现性能退化
大量既有结构存 在安全隐患！
12
结构全寿命维护概论
一、结构全寿命维护的对象 二、结构全寿命周期的划分 三、结构全寿命维护的含义 四、结构全寿命维护的理论基础 五、本课程的目的和学习方法
施工阶段早龄期混凝土力 学性能与裂缝控制
（1学时）
第3章 第4章
施工阶段时变结构性能分 析与监测
（2学时）
既有结构可靠性检测与监 测
（6学时）
5
教学内容与课时分配
第5章 第6章
环境作用下结构材料的侵 蚀机理与预测
（6学时）
环境作用下工程结构受力 性能的退化
（2学时）
第7章 既有结构的可靠性评定 （6学时）
建筑工程
水利工程
高速铁路
既有建筑面积达500亿 m2，每年新增20亿m2 2012 年 达 到 9.56 万 公 里，居世界第一。
2012 年 坝 高 在 30m 以 上大坝5200座，100m 以上140座。 桥梁总数达50万座， 每年新建1万座。
2012年总里程达0.94 万公里，居世界第一 2011 年 公 路 隧 道 8522 座，达6253公里。
结构维修决策 全寿命经济分析
方案2
方案3
最低限
方案1
使用寿命
时间t
41
ຫໍສະໝຸດ Baidu
费用
四、结构全寿命维护的理论基础
现值
初始造价 修复加固费 检测费+日常维护费
残余值
时间
42
结构全寿命维护概论
一、结构全寿命维护的对象 二、结构全寿命周期的划分 三、结构全寿命维护的含义 四、结构全寿命维护的理论基础 五、本课程的目的和学习方法
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二、结构全寿命周期的划分
结 不可修系统
构
寿
可修系统
命
的
分
技术性使用寿命 不再满足某项技术指标时的期限
类
与
功能性使用寿命 不再满足功能要求时的期限
定 义
经济性使用寿命 继续维修保留已不如拆换更经济
时的期限
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二、结构全寿命周期的划分
平均风险率
偶维 然修 作改 用造 ？？
施工阶段
性能稳定阶段 性能劣化阶段 时间
2010年1月3日昆明机场立交桥 混凝土浇筑过程垮塌。
2010 年 9 月 21 日 印 度 新 德 里 一 在建过街天桥垮塌。
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二、结构全寿命周期的划分
施工阶段
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二、结构全寿命周期的划分
平均风险率
荷载复杂
结构不完整
偶维
材料性能不成熟
然 作
修 改
用造
？？
损伤累积 结构性能退化
结构全寿命 施工阶段
效应S保持不变
0
t
R,S
效应S(t)
抗力R(t) 失效概率Pf(t)
0
目标使用寿命
平均使用寿命
t
使用寿命概率密度
36
四、结构全寿命维护的理论基础
施 时变力学性能
工 期
开裂与损伤
R
混 凝
结构安全分析
土 结构安全监测
0
性能稳定阶段
性能退化阶段
t
施工 阶段
服役期
37
四、结构全寿命维护的理论基础
混凝土中侵蚀介质的传输 既有结构性能的检测、评定
习
方
法
结构全寿命过程不同阶段的受力特点
既有结构检测/监测、性能预测与评定
既有结构性能修复、加固、改造
45
谢谢!
46
第8章 结构加固改造理论与技术 （10学时）
6
结构全寿命维护概论
一、结构全寿命维护的对象 二、结构全寿命周期的划分 三、结构全寿命维护的含义 四、结构全寿命维护的理论基础 五、本课程的目的和学习方法
7
一、结构全寿命维护的对象
拟建结构（设计阶段）
结
构
对 象
在建结构（施工阶段）
的
分
类
既有结构（使用阶段）
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二、结构全寿命周期的划分
平均风险率
荷载复杂
结构不完整
偶维
材料性能不成熟
然 作
修 改
用造
？？
结构全寿命 施工阶段
性能稳定阶段 性能劣化阶段 时间
结构全寿命周期平均风险率
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二、结构全寿命周期的划分
施工阶段
21
二、结构全寿命周期的划分
2011年12月13日温州某学校在 建体育馆发生倒塌。
2008年11月15日杭州地铁施工 发生塌方。
3
考核方式仍以平时每章的作业为主，不组 织书面考试，具体见课件。
任课老师主要由结构工程专业教师（建工 +结构所）和桥梁工程专业教师组成，各有专 业特长，上课时工程实例会以自身专业为主。 学生可根据自身的兴趣在第一、二周学生作出 调整。
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教学内容与课时分配
第1章 结构全寿命维护概论
（1学时）
第2章
延缓性能退化速率
性能稳定阶段 性能劣化阶段 时间
结构全寿命周期平均风险率
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三、结构全寿命维护的含义
¾施工阶段结构安全性分析与监控 ¾施工阶段混凝土裂缝的控制 ¾既有结构性能的检测与监测 ¾环境作用下结构性能的退化规律 ¾既有结构的可靠性评定 ¾既有结构的修复、加固改造
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三、结构全寿命维护的含义
R
0
性能稳定阶段
性能退化阶段
t
施工 阶段
服役期
38
四、结构全寿命维护的理论基础
环境作用下结构性能退化的检测与预测
R
0
性能稳定阶段
性能退化阶段
t
施工 阶段
服役期
39
四、结构全寿命维护的理论基础
R
`
结构修复与加固
0
性能稳定阶段
性能退化阶段
t
施工 阶段
服役期
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四、结构全寿命维护的理论基础
可靠性 初始值
8
一、结构全寿命维护的对象
基
基本
本
生活
建 设
生产 需要
发
展
的 大规模
三 新建
阶 (在建工程） 段
社会 发展 需要
生活 生产 标准 提高
新建与维修 改造并举
（在建工程与既有 工程）
既有 结构 物老 龄化
结构 设计 标准 提高
可持 续发 展的 需要
重点为既有结 构的维修改造
（既有工程）
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一、结构全寿命维护的对象
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二、结构全寿命周期的划分
性能稳定阶段
性 能 稳 定 阶 段
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二、结构全寿命周期的划分
性 能 稳 2011年8月8日海南省万宁太阳 定 桥改造过程中坍塌。 阶 段
2009年5月17日湖南省株洲市 高架拆除过程中坍塌
2010年8月13日广西省贵港市 一居民楼装修改造过程中坍塌
2013年4月15日孟加拉国首都 违章搭建房屋坍塌
平 均 风 险 率
增设通讯塔
1922
荷载增大 1949
1988
1995
2005
时间
34
结构全寿命维护概论
一、结构全寿命维护的对象 二、结构全寿命周期的划分 三、结构全寿命维护的含义 四、结构全寿命维护的理论基础 五、本课程的目的和学习方法
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四、结构全寿命维护的理论基础
R,S
抗力R保持不变 失效概率Pf不变
30
三、结构全寿命维护的含义 问题？
如何保证工程结构在整个生命过程中安 全、可靠？
1 25 如何延长工程结构的使用寿命？
答案： 进行结构的全寿命维护！
31
三、结构全寿命维护的含义
平均风险率
掌握时变结构性能
预测性能退化规律
减轻偶然作用下结构 破坏的严重性
降低施工阶段结构 失效的风险率
结构全寿命 施工阶段
结构全寿命维护概论
任课教师：李培振 联系电话：13816207375 联系邮箱：lipeizh@tongji.edu.cn 土木学院教务科：65982402
2
课程公共邮箱： lifecycle_tongji6@126.com 密码：lifecycle_tongji 用于相互交流、下载教材、课件、提交作业。
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五、本课程的目的和学习方法
一门土木工程专业的专业必修课， 也是一门研究性、探讨性的前沿课程。
课 程
结构全寿命维护的理念
目
的
结构全寿命过程不同阶段的受力特点
既有结构检测/监测、性能预测与评定
既有结构性能修复、加固、改造
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五、本课程的目的和学习方法
多学科综合运用
学
重理念，重方法，重思路，轻公式
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二、结构全寿命周期阶段的划分
性能劣化阶段（混凝土结构）
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二、结构全寿命周期阶段的划分
性能劣化阶段（砌体结构）
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二、结构全寿命周期的划分
性能劣化阶段（钢结构）
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二、结构全寿命周期阶段的划分
性能劣化阶段（木结构）
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结构全寿命维护概论
一、结构全寿命维护的对象 二、结构全寿命周期的划分 三、结构全寿命维护的含义 四、结构全寿命维护的理论基础 五、本课程的目的和学习方法