桥梁承载力演变理论及其应用技术

前言

第1章概论

1.1国内外对桥梁承载力的研究现状

1.1.1桥梁损伤主要因素及其机理分析

1.1.2桥梁结构可靠性分析

1.1.3现有桥梁性态常用评价方法

1.1.4荷载试验与其他方法简介

1.1.5研究展望及总结

1.2对桥梁承载力演变规律的初步认识

1.3桥梁承载力演变规律的阶段性探索

1.3.1承载力耗散的基本性态及影响因素

1.3.2承载力衰变的主要特征及影响因素

1.3.3承载力溃损形成条件及表现特征

1.3.4承载力提升的原理与策略步骤

1.4演变理论的应用体系框格结构

1.4.1体系格构的划分

1.4.2桥梁适应性评价子系统框格

1.4.3桥梁承载力评定子系统框格

1.4.4桥梁技术改造比选方案子系统框格

1.4.5桥梁通行能力评定与改造总系统框格

1.5探索承载力演变理论的潜在价值与关键技术

参考文献

第2章材料强度耗散对承载力的影响

2.1材料初始缺陷和损伤简析

2.1.1材料初始缺陷和损伤分类

2.1.2混凝土内部的初始缺陷和损伤

2.1.3钢材内部的初始缺陷和损伤

2.1.4材料初始缺陷和损伤对桥梁承载力的影响

2.2持续荷载下混凝土抗压强度耗散模型

2.2.1混凝土长期抗压强度研究进展

2.2.2混凝土抗压强度的徐变效应

2.2.3混凝土抗压强度的龄期效应

2.2.4持续荷载下混凝土抗压强度的时效模型

2.3环境温湿度对混凝土持荷强度的影响

2.3.1相对湿度对混凝土徐变的影响

2.3.2相对湿度对混凝土时效强度水平的影响

2.3.3温度对混凝土徐变的影响

2.3.4温度对混凝土时效强度水平的影响

2.3.5湿度和温度对龄期效应的影响

2.4疲劳荷载下混凝土和钢材强度耗散模型

2.4.1疲劳荷载下材料强度耗散的影响因素简析

2.4.2混凝土及钢筋的疲劳性能及疲劳剩余强度

2.4.3公路桥梁荷载谱分析

2.4.4混凝土及钢筋强度疲劳耗散

2.5材料强度耗散对结构承载力的影响

2.5.1现行混凝土结构承载力计算方法

2.5.2材料强度耗散对结构承载力的影响

2.5.3桥梁承载力耗散时变效应

参考文献

第3章桥梁结构损伤与承载力衰变

3.1混凝土碳化性能及其对结构的影响

3.1.1碳化反应的进展模式

3.1.2影响混凝土碳化的因素

3.1.3碳化深度预测数学模型

3.1.4碳化深度预测神经网络模型

3.1.5混凝土碳化性能及其对结构的影响

3.2钢筋锈蚀及构件承载力折减

3.2.1混凝土构件中钢筋锈蚀的类型

3.2.2锈蚀钢筋混凝土的结构性能

3.2.3锈蚀构件承载力计算

3.2.4钢筋锈蚀起始时间预测

3.3混凝土结构裂缝的形成及其影响

3.3.1混凝土结构中裂缝的分类

3.3.2非结构裂缝

3.3.3结构裂缝

3.3.4各种桥型常见损伤及裂缝一览表

3.3.5裂缝对钢筋混凝土构件的影响

3.4混凝土结构冻融与碱一集料反应

3.4.1混凝土冻融破坏机理分析

3.4.2混凝土冻融破坏影响因素

3.4.3混凝土冻融破坏的防治

3.4.4混凝土结构碱集料反应

3.5桥梁结构损伤与承载力衰变的关系

3.5.1桥梁损伤程度是承载力衰变状态的标志

3.5.2对损伤度与衰变期时段划分的探索

3.5.3结构剩余寿命及耐久性的历史状态判别

3.5.4桥梁承载力衰变状态的综合评价模式

参考文献

第4章桥梁承载力衰变的可靠度分析

4.1桥梁结构的动态可靠度

4.1.1结构可靠度

4.1.2动态可靠度

4.2桥梁构件抗力及荷载的不定性

4.2.1构件抗力不定性因素分析

4.2.2功能函数的建立

4.3桥梁构件与桥梁系统可靠度分析

4.3.1可靠度函数

4.3.2构件可靠度的计算过程

4.3.3桥梁系统可靠度分析

4.3.4桥梁构件损伤模型

4.3.5计算分析算例

4.4应用神经网络和遗传算法预报桥梁可靠度

4.4.1BP网络模型结构与工作原理

4.4.2基于BP神经网络的失效概率计算

4.4.3遗传算法的基本原理

4.4.4基于遗传算法的可靠指标计算实例

参考文献

第5章桥梁结构的溃损破坏

5.1混凝土桥梁材料强度破坏

5.2混凝土桥梁失稳破坏

5.3结构体系转化破坏

5.4桥梁受灾害性荷载袭击的溃损破坏

5.4.1洪灾对桥梁袭击的溃损破坏

5.4.2地震作用对桥梁结构的破坏

5.4.3风灾害对桥梁的破坏作用

5.4.4结构共振对桥梁的溃损破坏

参考文献

第6章桥梁承载力的提升改造

6.1桥梁承载力提升策略

6.1.1结构剩余技术寿命分析

6.1.2承载力提升效益与失效损失分析

6.1.3检测维修加固费用

6.1.4承载力提升决策优化模型

6.2桥梁承载力提升原理及方法

6.2.1承载力提升的原则和要求

6.2.2承载力提升的基本原理

6.2.3承载力提升的技术改造方案

6.2.4桥梁承载力提升方案选择

6.3桥梁承载力提升方案优选及费用生成

6.3.1桥梁加固方案多目标决策优选模型

6.3.2承载力提升加固费用模型及自动生成

参考文献

第7章荷载效应分析与系统程序

7.1桥梁结构分析的变截面平面梁单元模型

7.1.1任意变截面平面梁单元的有限元列式

7.1.2双线性变截面梁单元的特征矩阵

7.1.3算例及结论

7.2平面梁单元复合技术

7.2.1梁单元内任一点位移的分析

7.2.2梁单元的复合

7.2.3算例及结论

7.3桥梁结构有限元分析系统

7.3.1系统主要特点

7.3.2系统主要功能

7.4大件超载运输模式分析

7.4.1静力影响线分析方法

7.4.2动力分析方法

7.5桥梁结构损伤与加固的有限元模拟

7.5.1钢筋锈蚀的模拟

7.5.2局部有效截面减小的模拟

7.5.3裂缝的模拟

7.5.4支座失效的模拟

7.5.5桥梁加固的模拟

7.6桥梁技术改造评价系统

7.6.1桥梁适应性评价系统

7.6.2桥梁承载力评定系统

7.6.3桥梁技术提升比选系统

参考文献

第8章实桥应用分析

8.1古代拱桥受力特征分析

8.1.1古代拱桥主拱圈线形特征

8.1.2桥梁病害现状

8.1.3按实测拱圈线形进行结构分析

8.1.4按理想的圆曲线拱圈进行对比分析

8.2新旧桥不同加宽效果对比剖析

8.2.1对比实桥概况及加宽描述

8.2.2实施不同加宽桥梁的主要病态表征

8.2.3不同加宽桥梁横向布载特点分析

8.2.4不同加宽方案的结构受力特征分析

8.2.5新旧桥不同加宽的效果对比

8.3典型环境对桥梁的损伤分析

8.3.1桥头弯道对桥梁病害的影响

8.3.2日照对桥梁混凝土碳化及钢筋锈蚀的影响

8.4实桥改造经验的积累与检验

8.4.1实桥研究内容及基本概况

8.4.2桥梁病态的机理诊断

8.4.3承载力测试的基本原则

8.4.4理论分析与实测验证

8.4.5实现承载力提升及其对策

　　本书系在国家自然科学基金项目、西部交通科技项目以及重庆高等级公路建设投资项目的支撑下完成的，在桥梁通行能力评定的研究中首次提出桥梁承载力演变理论，对桥梁衰变损伤的承载力演变规律划分阶段作了初探。在对各阶段的科学内涵、性态特征、因素机理、模型构建及承载力量化分析基础上，融理论与应用于一体，形成了较完备的技术实施体系，对快速科学地评定和提升桥梁的使用功能以便于改造和利用，提供了系统的操作方法和手段，具有广阔的应用价值和前景。　　本书提出了桥梁承载力演变理论，对反映桥梁衰变损伤的承载力演变规律划分阶段作了初探，在对各阶段的科学内涵、性态特征、因素机理、模型构建及承载力量化分析基础上，形成了较完备的技术应用实施体系。对于快速科学地评定和提升桥梁使用功能以便改造利用，提供了系统的操作方法和手段，具有广泛的应用价值和前景。　　本书可供相关工程领域广大科技工作者、管理人员和大专院校师生参考。