在役公路桥梁寿命评估与预测分析

定状态所需要 的时间 ｉ 为暴 露的混凝 土中钢筋处的氯离子 ｔ 达到临界浓 度所需要的时间 ｉ ｔ 为达到必须修补状态所需 时 间。
２ 预 测 方 法 ２ Ｉ 基 于经 验 的预 测 ．
度的时间看作混凝土结构 的使用 寿命 。
上述 桥梁使 用寿命 预 测方 法 只注 重一个 老化 、 劣化 过 程， 然而多个损伤进程会 同时发生 ， 或者 存在环境与 荷载 的
（ ．黑龙江省 交通科学研究所 ；．东北林业大学 ） １ ２ 摘 要： 大量在役桥 梁承 载能力不 足、 老化、 破损使得在役 桥梁 的技术状 况预测 和寿命预 测成 为 国内外十分
关注 的课题 。因此 ， 在建立在役桥梁抗力衰减模型及荷 载模型 的基础上 ， 引入 时变 可靠度理论 ， 建立 桥梁极 限状态方程 。利用 Ｊ 法计算 桥梁结构时变可靠度指标。引入桥梁工程 中的 ０ ８８ 这个系数来预测混凝土 ｃ ．５ 。 桥 梁的剩余使用寿命 。并编制计算混凝土桥 梁剩余使用寿命的计算程序 ， 可为 同类工程提供参考。 关键词 ： 在役桥 梁； 寿命 ； 预测 ； 可靠 度
土结构的服役 寿命 的主要 因素包括 ： 氯离子侵蚀 、 化作用 、 碳 化学物质（ 酸性物质和硫酸盐 ） 侵蚀 、 融循环 、 （ 劳、 冻 荷载 疲 振动 、 局部超载 ） 。特殊情况下 ， 只考虑一个 主要制约 因素的 作用并据此进行 寿命 预测 ； 因素作用 时 ， 当多 因可用的交互 作用影响资料有 限 ， 着重 关注前述 的显著 环境 因素 的影 响。 因而应用概率方法进 行结 构的剩余 使用寿命 预测是非常合
中图分 类号 ： ４ ５ Ｕ ４
１ 引 言
文献标 识码 ： Ｃ
文章编号 ：０ ８— ３ ３ ２ １ ） ２ ０ ７— ２ １０ ３８ （ ０ １ １ —０ ６ ０
假定 ， 如果 混凝 土在 确认 时间内是可靠 的 ， 处于相似环境 则 内的类似混凝土也应 具有相 同的可靠期 。此 方法存在 的问 题 是任何混凝土结构 由于材料 、 尺寸、 施工情况、 处工作 环 所 境 与施加荷载的不同都具有唯一性 ； 而且多年来混凝 土材 料
２１年 第 １ ０１ ２期 （ 总第 ２ ４期） １
黑龙 江交通科 技
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Ｎｏ １ ２ １ ． ２． ０ １
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在 役公 路 桥梁 寿命 评估 与预 测 分 析
王 旭 管锡琨２黄桂林 ， ，
交互作 用 ， 都会导致劣化 。在役桥梁因导致 劣化 的因素难 以 识别 ， 这种交互作用效应使寿命预测复杂化。制约钢筋混凝
（） １ 要预测的混凝 土服役期 大 于 已有期 限 内混 凝土 的
经验知识时。
（） ２ 遇到新 的环境或存在侵蚀性 的环境时 。 （） ３ 应用全新 的混凝土材料时 。 对混凝 土使用寿命进行 半定量 预测 的常用方法 是基 于 试验或 由具有丰富现场经验 的专家判 断。只要按 照标准设 计与施工 ， 则混凝土应该具有所需要 的寿命 。这一方法 的缺
是化学和矿物外加剂 的发展也促 进 了高 耐久性的高性能 混
混凝土裂损 ７２ 。随着混凝土桥梁使用年限 的增 长， ２座 旧桥 老化 日益严重 ， 在我国近 ２ Ｏ年来 ， 公路交通量和车辆载重不 断增加 ， 公路桥 梁负荷 Ｅ趋加重 ， ｌ 这就 必然加 剧既有桥 梁 的 损伤。而如何预测混凝土桥 梁的使用 寿命 以及 采取何 种有
理 的方法。
点是 ： 当所需预测的混凝 土寿命超过 专家经 验 、 用于新 的 应 ３ 随机方 法的预测 影响在役桥梁的使用寿命的各 因素都是随机变量 ， 至 甚 环境或使用新型混凝 土材料 时容易产 生失误 。而且研究 实
效的预防措施成为一个迫切需要解决的课题。 混凝土 的使用 寿命是 一个与 时间 有关 的过程 。Ｒ ｓ ｒ ｏｔｎ ａ 认为， 几乎所有 的混凝土 的劣化都 经过两 个阶段 ： 初始 阶段 和扩展 阶段 。在初始阶段 ， 没有明显的材料弱化或结构功能
凝 土的应用 ， 而且外 加剂 、 掺合 料也在变 化 ， 以， 所 即使所 处 环境是基本一致 ， 似对 照法 比较新 旧混凝土之间的耐久 性 相 也相当困难 ， 且存在着相 当大的局 限性 ， 以预测混凝 土的 所 寿命仍然不 能一击而 中。
且其他条件 同时具备 就会 发生钢筋锈蚀 。此时即可认 为结 构寿命 达到终结 。因此 ， 以将混凝土中氯离子达到临界浓 可
退化等现象 出现 ， 但保护层被某些侵蚀介质破坏 ； 展阶段 ， 扩 将出现主动性 的损伤 并加速 发展。Ｇ ｉ ｒ 人将使 用寿命 ｅｅ等 ｋ
定义为三部分时 间的和 ， ｔ 。 ２＋ ３其 中 ： 为达到稳 即 ：ｔ ＋ｔ ｔ， ｔ ，
２ ３ 加 速 实验 法 的预 测 ．
混凝土 的耐久性与渗透性联系密切 ， 因此国内外学者对
混凝土 的渗透性能进行 了大量 研究工作 并提出 了相应 的测 试 方法 ， 有透水 法、 透气法 、 混凝 土氯离子渗透性测试 法。 目 ， 前 普遍认为混凝土的渗透性能可以由氯离子的传输 性来体 现 ， 而且只要 钢筋周 围的氯离 子达到一 定的浓度 ， 而
的性能也发生 了改变 。而且 不 同的微 气候 （ 混凝 土表 面的 环境 ） 会对 混凝土 耐久 性造 成不 可预 测 的影 响。相对应 的
随着我 国经济的发展 ， 通运输 事业 取得长 足 的进 步 ， 交 具体表现为交 通量猛 增 ， 载重 量增 大。 由于设 计标 准 的改 变， 载重能力的提高 ， 使得许 多在役桥梁 的承载力变得偏低 ， 桥面偏窄 ， 线型不 良。 我 国在役混凝土桥梁存在 大量 的问题 。根 据有关 部 门 统计 ， 仅源自文库路桥 梁就有 ５００多 座危桥 ， 路桥 梁有病 害桥 ０ 铁 ６１７ ， ３ 座 占桥梁总数 的 １． ％ ， 中混凝 土桥 为 ２６ ５座 ， ８８ 其 ７