大跨度懸索橋設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)的監(jiān)測、維護(hù)與管理策略研究.pdf

1、目前，橋梁工程的重點(diǎn)已經(jīng)從新橋的設(shè)計(jì)逐漸變成了新建與養(yǎng)護(hù)加固并重的階段。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，保證橋梁結(jié)構(gòu)在整個(gè)使用壽命期內(nèi)安全運(yùn)營，須進(jìn)行橋梁的監(jiān)測、維護(hù)與管理策略研究。本文基于全壽命的思想，對大跨度懸索橋在使用壽命期內(nèi)的監(jiān)測、維護(hù)與管理進(jìn)行了深入研究，建立了相應(yīng)的總體框架、流程，制定了相應(yīng)的管理對策。本文的研究工作主要有以下幾個(gè)方面：
　　 1、分析了懸索橋的主要受力構(gòu)件的病害。由施工過程中滯留的雨水和運(yùn)營過程中防護(hù)的損傷而造

2、成的主纜腐蝕是最主要的危害。吊桿的常見病害有護(hù)套劃傷、錨頭、吊桿鋼絲、附屬構(gòu)件的病害等，其中護(hù)套損傷、鋼絲銹蝕和開裂是吊桿損傷退化的主要機(jī)理。鋼絲銹蝕與開裂出現(xiàn)頻率高，檢測困難，降低拉索承載力，無法修復(fù)的特點(diǎn)，對纜索的危害性最大。鋼橋面板容易開裂的部位主要是各部件連接處的焊縫和因應(yīng)力集中導(dǎo)致易開裂的部位。
　　 2、在對BS5400，AASETO以及Eurocode等橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的分析基礎(chǔ)上，針對我國現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范未對車輛

3、荷載譜進(jìn)行明確規(guī)定的不足，通過對江陰長江大橋的車輛狀況調(diào)查，提出了用于大跨度鋼橋的疲勞累積損傷計(jì)算的典型車輛荷載譜，并考慮沖擊系數(shù)、車道分布效應(yīng)以及交通量變化等因素。在疲勞累計(jì)損傷計(jì)算方法基礎(chǔ)上，建立了鋼橋的疲勞等級評定的判定項(xiàng)目：疲勞的累積損傷度、疲勞損傷的“進(jìn)展性”、構(gòu)件的“冗余度”、劣化狀態(tài)對結(jié)構(gòu)機(jī)能的影響程度。根據(jù)疲勞損傷等級評定結(jié)果，采用相應(yīng)檢測與維修措施。
　　 3、根據(jù)鋼絲裂紋擴(kuò)展“先圓后扁”的特點(diǎn)，提出了一種擬合

4、的實(shí)用的幾何修正系數(shù)來考慮鋼絲的裂紋特征，建立了基于斷裂力學(xué)的鋼絲強(qiáng)度評定方法，并用于江陰長江大橋主纜鋼絲的斷裂強(qiáng)度分析，以輔助養(yǎng)護(hù)決維修決策。在分析纜索鋼絲腐蝕機(jī)理與銹蝕特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，用鋼絲腐蝕分級的方法來評估鋼絲強(qiáng)度與承載力。根據(jù)主纜的長度、截面尺寸與細(xì)節(jié)的局部損傷的分析尺度上相差甚遠(yuǎn)的特點(diǎn)，建立了主纜的三個(gè)分析尺度：鋼絲的尺度、索股的尺度、主纜的尺度。
　　 4、將橋梁運(yùn)營階段的全壽命成本分為檢測成本、維修成本、用戶成本和

5、失效成本，并詳盡闡述了各個(gè)成本的組成及計(jì)算方法。其中橋梁失效后果可用失效費(fèi)用來表示，其主要費(fèi)用包括重建費(fèi)用、交通延遲費(fèi)用、道路與交通管理費(fèi)用、人身損害賠償費(fèi)用以及其它間接費(fèi)用等。
　　 5、提出了橋梁構(gòu)件的檢測與維修優(yōu)化模型，將檢測與維修優(yōu)化問題變?yōu)椋涸跇?gòu)件滿足最小允許可靠度的條件下，總費(fèi)用最小。該優(yōu)化模型可以用于結(jié)構(gòu)疲勞與腐蝕養(yǎng)護(hù)優(yōu)化，并研究了主要參數(shù)(檢測費(fèi)用、維修費(fèi)用、失效費(fèi)用以及折現(xiàn)率等)對最優(yōu)檢測時(shí)間的影響。