考虑模型信息更新的复杂环境下RC桥梁随机损伤预测

对冰灾与海水环境、大气气候变化和干湿交替等综合复杂因素下钢筋混凝土(RC)桥梁的空间退化机理进行试验研究。通过RC构件在复杂环境下的系列加速腐蚀试验，建立复杂环境下RC桥梁腐蚀开始时间模型、严重开裂模型、腐蚀率时变模型和钢筋锈蚀量与锈胀裂缝宽度关系模型，并深入研究保护层厚度、腐蚀率、混凝土强度、扩散过程和钢筋直径与位置等空间分布参数对混凝土保护层锈胀开裂模型的影响规律。基于二维随机场理论，利用锈胀开裂模型，提出空间时变可靠度模型预测RC桥梁在复杂环境下的随机腐蚀损伤比例，判断RC桥梁腐蚀损伤发生的位置和程度。试验研究验证随机有限元分析的单元相关长度和波动系数等随机场参数的合理取值。根据贝叶斯理论，考虑已有可视检测和维护信息，动态更新空间时变可靠度模型，减少随机损伤预测的不确定性，提高基于空间时变可靠度的预测精度，将预测结果运用到退化实桥性能评估和可靠性管理中，该项目具有广阔的应用前景。

基于混凝土试块在人工气候箱的渗透试验和RC构件在复杂环境下的系列加速腐蚀试验，研究了氯离子在混凝土中的扩散机理和迁移过程，基于试验数据，建立了复杂环境下RC桥梁腐蚀开始时间模型、严重开裂模型和腐蚀率时变模型，以及钢筋锈蚀量与锈胀裂缝宽度关系模型；深入研究了保护层厚度、腐蚀率、混凝土强度、氯离子和碳化的扩散过程以及钢筋直径与位置等空间分布参数对混凝土保护层锈胀开裂模型的影响规律。基于二维随机场理论，考虑混凝土强度、氯离子浓度、扩散过程、二氧化碳浓度、结构几何参数、腐蚀扩展过程的空间变异性和时变性，利用提出的锈胀开裂模型，建立了复杂环境下RC桥梁的空间时变可靠度模型，预测了RC桥梁在复杂环境下的随机腐蚀损伤比例，提出了判断RC桥梁腐蚀损伤发生的位置和程度的方法；试验研究验证了随机有限元分析的单元相关长度和波动系数等随机场参数的合理取值，发展了基于随机场理论的结构可靠度分析方法。根据贝叶斯理论，结合实桥，考虑已有可视检测和维护信息，建立了空间时变可靠度模型的动态更新方法，减少了随机损伤预测的不确定性，提高了基于空间时变可靠度的预测精度，将预测结果运用到退化实桥性能评估和可靠性管理中，项目相关研究成果具有广阔的应用前景。. 项目成果丰硕，资助期间获得国家科技进步二等奖1项（排名第7），湖南省科技进步二等奖1项（排名第4，已经公示），发表相关论文26篇，其中EI检索10篇，ISTP检索1篇，培养硕士生2名，目前在读博士生1名，硕士生3名。