钢筋混凝土斜拉桥寿命期内极限承载力演化规律研究

目前桥梁结构设计时，虽然荷载效应考虑了设计基准期内以某一概率出现的极值，但并未考虑桥梁结构的抗力退化现象。而斜拉桥在服役过程中，因环境侵蚀、疲劳积累效应和超载车辆的作用，其受力构件不可避免地出现损伤，抗力不断退化。本项目针对我国桥梁结构的现状，尤其是在健康监测系统大量应用后，研究基于结构健康监测/检测的斜拉桥寿命期内失效模式及整体极限承载力的分析方法。具体包括：1）研究基于结构健康监测/检测的有限元模型静动力混合修正方法，获取结构在分析状态下的精确有限元模型；2）研究基于时变有限元模型及结构抗力退化规律的斜拉桥整体失效模式及其极限承载力的逐步"推覆"分析方法，即根据监测的荷载模型或规范所规定的荷载模型，逐级渐进的施加到结构有限元模型上，直至结构达到其极限承载力，相应的力学模型即为结构的失效模式。3）将上述方法应用于我国北方一座干线斜拉桥，分析其寿命期内整体失效模式及极限承载力的演化规律

在严格遵守项目计划的前提下，课题组针对斜拉桥结构在服役过程中，因环境侵蚀、疲劳积累效应和超载车辆的作用，其受力构件出现损伤，抗力不断退化的问题，通过数值模拟与试验相结合的研究方法开展了系统、深入的研究。目前，已圆满完成了各项既定研究内容，取得了系列创造性研究成果，并完全满足项目结题验收要求。.1. 提出基于健康监测数据的时变有限元模型修正方法。建立与实际状态相符的有限元模型是本项目研究的前提和基础，本项目在有限元模型的建立和修正过程中，不仅考虑了斜拉桥结构在运营过程中性能退化以及结构体系的变化，而且考虑了不同类型的修正参数对结构静力和动力性能的敏感性的不同。.2. 锈蚀钢筋混凝土构件的性能退化试验研究。利用静电流加速试验方法制作了三组不同腐蚀程度的钢筋混凝土梁，进行静力性能试验和落锤试验，研究钢筋锈蚀导致钢筋混凝土梁的静力性能及抗冲击性能退化的规律。.3. 建立基于损伤演化的斜拉桥极限承载力分析方法。首先，利用结构的检测/监测数据，建立于实际结构状态相符的有限元模型，并分析构件的耐久性损伤，在此基础上计算考虑抗力退化的构件的极限承载力；然后，在有限元模型上施加逐级渐进的车辆荷载，分析各构件的内力状态；最后，将荷载效应超过抗力的主梁截面设置为塑性铰，改变结构体系，继续施加车辆荷载，直至结构承受的车辆荷载达到最大值，对应的变结构体系和车辆荷载分别为主梁整体失效模式和极限承载力。采用上述研究方法，对我国北方某座干线斜拉桥在运营期内的失效模式和极限承载力进行追踪分析，研究该桥在服役期内的失效模式和极限承载力的演化规律。