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拱桥超前维护的价值研究

作　者: 宋威伟
导　师: 蒙云
学　校: 重庆交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 超前维护拱桥可靠性经济性
分类号: U445.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

桥梁的超前维护就是在桥梁病害还未形成一定规模前即对其进行预防性维护加固工作,使得桥梁病害对公路交通的影响降低。这显然涉及到桥梁安全性评估的问题,也涉及到桥梁自身经济效益和对社会经济影响的研究。针对以上问题,本文运用可靠性理论对现役桥梁加固前后的安全性能进行评估,以及对加固后桥梁的剩余寿命进行预判,同时对桥梁加固的经济性进行了分析。在此研究基础上,结合前人的研究对三种不同的桥梁加固策略进行对比,得出超前维护具有优越性的结论。本文主要分为六章:第一章、说明了超前维护的研究背景及本文主要的研究内容;第二章、介绍了拱桥的常见病害及加固维护方法;第三章、主要研究了时变可靠度的计算以及对桥梁剩余寿命的预测;第四章、在成本、收益以及社会成本等方面对桥梁加固的经济效益进行了分析,讨论了基于时变可靠度下的三种不同的桥梁加固策略;第五章、结合工程实例对加固前拱桥的安全性能进行了分析,绘出可靠指标曲线,预测了加固后的桥梁剩余寿命,并在此基础上就三种加固策略进行对比。第六章、对本文主要研究成果进行总结,同时对超前维护的发展进行了展望。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-13
  1.1 超前维护研究的背景及意义  8-9
  1.2 当前桥梁的运营现状  9-10
  1.3 结构可靠度概述  10-12
    1.3.1 结构可靠度的起始和发展  10-11
    1.3.2 结构可靠度的计算分析方法  11-12
  1.4 基于可靠度理论对现役桥梁评估的概述  12
  1.5 研究内容  12-13
第二章拱桥的病害及加固方法  13-23
  2.1 桥梁的病害  13-19
    2.1.1 桥梁病害的概念及其成因  13-14
    2.1.2 桥梁结构损伤程度分类  14-17
    2.1.3 拱式桥梁的常见病害  17-19
  2.2 拱桥的维修加固方法  19-21
    2.2.1 恢复性修复  19-20
    2.2.2 加固与改造  20-21
    2.2.3 桥梁加固的基本要求  21
  2.3 小结  21-23
第三章现役桥梁结构可靠性设计、评估与剩余寿命预测  23-45
  3.1 结构可靠度的实用计算方法  23-26
    3.1.1 结构可靠指标  23-24
    3.1.2 一次二阶矩中心点法  24-25
    3.1.3 改进的一次二阶矩法  25-26
    3.1.4 JC 法  26
  3.2 结构可靠度设计  26-29
    3.2.1 目标可靠指标  27-28
    3.2.2 结构概率可靠度设计表达式  28-29
  3.3 桥梁结构构件抗力的统计分析  29-34
    3.3.1 结构几何参数的不确定性  30-31
    3.3.2 结构材料性能的不确定性  31-33
    3.3.3 结构计算模式的不确定性  33
    3.3.4 误差传递原理  33-34
    3.3.5 各类抗力统计参数汇总  34
  3.4 荷载效应分析  34-38
    3.4.1 恒载模型  35-36
    3.4.2 活载模型  36-38
  3.5 现役桥梁结构动态可靠度  38-40
    3.5.1 动态可靠度的定义  38
    3.5.2 现役桥梁结构动态可靠度的分析原则  38-39
    3.5.3 现役桥梁结构的随机时变抗力分析  39-40
  3.6 现役结构的剩余寿命预测  40-44
    3.6.1 结构的目标可靠度指标  40-41
    3.6.2 服役结构的时变可靠度指标  41-43
    3.6.3 基于时变可靠度的现役结构剩余寿命预测  43-44
  3.7 小结  44-45
第四章基于时变可靠度的现役桥梁加固维护经济性评估  45-52
  4.1 正常使用情况下的典型桥梁性能退化曲线  45
  4.2 经济收益期望值分析  45-46
  4.3 桥梁寿命期内经济成本分析  46-48
    4.3.1 桥梁寿命期内的狭义经济成本  46-47
    4.3.2 桥梁失效引起的间接损失  47-48
  4.4 不同损伤情况下对桥梁维护加固的经济效益  48-51
    4.4.1 拆除旧桥重建新桥的经济效益分析  48-49
    4.4.2 在临界点时对桥梁进行加固的经济效益分析  49-50
    4.4.3 超前维护的经济效益分析  50-51
  4.5 小结  51-52
第五章工程实例  52-69
  5.1 工程概况  52-53
  5.2 加固维护前主拱圈可靠性计算  53-60
    5.2.1 加固维护前主拱圈受力情况  53-54
    5.2.2 恒载效应计算  54
    5.2.3 汽车荷载效应计算  54-56
    5.2.4 抗力计算  56-57
    5.2.5 用JC 法计算可靠度  57-59
    5.2.6 加固前原桥主拱圈可靠指标曲线  59-60
  5.3 加固维护后主拱圈可靠性计算  60-64
    5.3.1 加固措施  60-61
    5.3.2 加固后主拱圈受力情况  61
    5.3.3 恒载效应计算  61
    5.3.4 汽车荷载效应计算  61-62
    5.3.5 抗力计算  62
    5.3.6 可靠度计算  62-64
  5.4 加固维护后主拱圈剩余使用寿命预测  64
  5.5 不同加固策略的经济效益对比  64-68
    5.5.1 超前维护的可靠性和剩余寿命分析  64-66
    5.5.2 不同加固策略的经济效益对比  66-68
  5.7 本章小结  68-69
第六章结论与展望  69-70
  6.1 结论  69
  6.2 展望  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-75
在学期间发表的论著及取得的科研成果  75

拱桥超前维护的价值研究

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