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前言1

第1章 概论1

1.1 国内外对桥梁承载力的研究现状1

1.1.1 桥梁损伤主要因素及其机理分析1

1.1.2 桥梁结构可靠性分析2

1.1.3 现有桥梁性态常用评价方法4

1.1.4 荷载试验与其他方法简介5

1.1.5 研究展望及总结5

1.2 对桥梁承载力演变规律的初步认识6

1.3 桥梁承载力演变规律的阶段性探索7

1.3.1 承载力耗散的基本性态及影响因素9

1.3.2 承载力衰变的主要特征及影响因素9

1.3.3 承载力溃损形成条件及表现特征11

1.3.4 承载力提升的原理与策略步骤12

1.4 演变理论的应用体系框格结构12

1.4.1 体系格构的划分12

1.4.2 桥梁适应性评价子系统框格13

1.4.3 桥梁承载力评定子系统框格13

1.4.4 桥梁技术改造比选方案子系统框格13

1.4.5 桥梁通行能力评定与改造总系统框格16

1.5 探索承载力演变理论的潜在价值与关键技术18

参考文献19

第2章 材料强度耗散对承载力的影响21

2.1 材料初始缺陷和损伤简析21

2.1.1 材料初始缺陷和损伤分类21

2.1.2 混凝土内部的初始缺陷和损伤21

2.1.3 钢材内部的初始缺陷和损伤23

2.1.4 材料初始缺陷和损伤对桥梁承载力的影响24

2.2 持续荷载下混凝土抗压强度耗散模型24

2.2.1 混凝土长期抗压强度研究进展24

2.2.2 混凝土抗压强度的徐变效应25

2.2.3 混凝土抗压强度的龄期效应27

2.2.4 持续荷载下混凝土抗压强度的时效模型28

2.3 环境温湿度对混凝土持荷强度的影响33

2.3.1 相对湿度对混凝土徐变的影响33

2.3.2 相对湿度对混凝土时效强度水平的影响34

2.3.3 温度对混凝土徐变的影响37

2.3.4 温度对混凝土时效强度水平的影响38

2.3.5 湿度和温度对龄期效应的影响39

2.4 疲劳荷载下混凝土和钢材强度耗散模型39

2.4.1 疲劳荷载下材料强度耗散的影响因素简析39

2.4.2 混凝土及钢筋的疲劳性能及疲劳剩余强度40

2.4.3 公路桥梁荷载谱分析44

2.4.4 混凝土及钢筋强度疲劳耗散48

2.5 材料强度耗散对结构承载力的影响55

2.5.1 现行混凝土结构承载力计算方法55

2.5.2 材料强度耗散对结构承载力的影响56

2.5.3 桥梁承载力耗散时变效应56

参考文献57

第3章 桥梁结构损伤与承载力衰变59

3.1 混凝土碳化性能及其对结构的影响60

3.1.1 碳化反应的进展模式60

3.1.2 影响混凝土碳化的因素60

3.1.3 碳化深度预测数学模型61

3.1.4 碳化深度预测神经网络模型63

3.1.5 混凝土碳化性能及其对结构的影响65

3.2 钢筋锈蚀及构件承载力折减66

3.2.1 混凝土构件中钢筋锈蚀的类型66

3.2.2 锈蚀钢筋混凝土的结构性能66

3.2.3 锈蚀构件承载力计算68

3.2.4 钢筋锈蚀起始时间预测72

3.3 混凝土结构裂缝的形成及其影响72

3.3.1 混凝土结构中裂缝的分类73

3.3.2 非结构裂缝73

3.3.3 结构裂缝76

3.3.4 各种桥型常见损伤及裂缝一览表81

3.3.5 裂缝对钢筋混凝土构件的影响83

3.4 混凝土结构冻融与碱-集料反应84

3.4.1 混凝土冻融破坏机理分析84

3.4.2 混凝土冻融破坏影响因素85

3.4.3 混凝土冻融破坏的防治86

3.4.4 混凝土结构碱集料反应86

3.5 桥梁结构损伤与承载力衰变的关系87

3.5.1 桥梁损伤程度是承载力衰变状态的标志87

3.5.2 对损伤度与衰变期时段划分的探索89

3.5.3 结构剩余寿命及耐久性的历史状态判别89

3.5.4 桥梁承载力衰变状态的综合评价模式92

参考文献97

第4章 桥梁承载力衰变的可靠度分析98

4.1 桥梁结构的动态可靠度98

4.1.1 结构可靠度98

4.1.2 动态可靠度99

4.2 桥梁构件抗力及荷载的不定性99

4.2.1 构件抗力不定性因素分析99

4.2.2 功能函数的建立100

4.3 桥梁构件与桥梁系统可靠度分析101

4.3.1 可靠度函数101

4.3.2 构件可靠度的计算过程102

4.3.3 桥梁系统可靠度分析102

4.3.4 桥梁构件损伤模型103

4.3.5 计算分析算例105

4.4 应用神经网络和遗传算法预报桥梁可靠度113

4.4.1 BP网络模型结构与工作原理114

4.4.2 基于BP神经网络的失效概率计算116

4.4.3 遗传算法的基本原理119

4.4.4 基于遗传算法的可靠指标计算实例122

参考文献124

第5章 桥梁结构的溃损破坏126

5.1 混凝土桥梁材料强度破坏126

5.2 混凝土桥梁失稳破坏127

5.3 结构体系转化破坏128

5.4 桥梁受灾害性荷载袭击的溃损破坏129

5.4.1 洪灾对桥梁袭击的溃损破坏129

5.4.2 地震作用对桥梁结构的破坏130

5.4.3 风灾害对桥梁的破坏作用132

5.4.4 结构共振对桥梁的溃损破坏133

参考文献133

第6章 桥梁承载力的提升改造134

6.1 桥梁承载力提升策略134

6.1.1 结构剩余技术寿命分析134

6.1.2 承载力提升效益与失效损失分析137

6.1.3 检测维修加固费用138

6.1.4 承载力提升决策优化模型139

6.2 桥梁承载力提升原理及方法140

6.2.1 承载力提升的原则和要求140

6.2.2 承载力提升的基本原理143

6.2.3 承载力提升的技术改造方案145

6.2.4 桥梁承载力提升方案选择155

6.3 桥梁承载力提升方案优选及费用生成156

6.3.1 桥梁加固方案多目标决策优选模型156

6.3.2 承载力提升加固费用模型及自动生成162

参考文献165

第7章 荷载效应分析与系统程序166

7.1 桥梁结构分析的变截面平面梁单元模型166

7.1.1 任意变截面平面梁单元的有限元列式166

7.1.2 双线性变截面梁单元的特征矩阵171

7.1.3 算例及结论174

7.2 平面梁单元复合技术176

7.2.1 梁单元内任一点位移的分析176

7.2.2 梁单元的复合179

7.2.3 算例及结论181

7.3 桥梁结构有限元分析系统183

7.3.1 系统主要特点183

7.3.2 系统主要功能185

7.4 大件超载运输模式分析189

7.4.1 静力影响线分析方法189

7.4.2 动力分析方法192

7.5 桥梁结构损伤与加固的有限元模拟194

7.5.1 钢筋锈蚀的模拟195

7.5.2 局部有效截面减小的模拟196

7.5.3 裂缝的模拟197

7.5.4 支座失效的模拟198

7.5.5 桥梁加固的模拟198

7.6 桥梁技术改造评价系统198

7.6.1 桥梁适应性评价系统198

7.6.2 桥梁承载力评定系统201

7.6.3 桥梁技术提升比选系统205

参考文献209

第8章 实桥应用分析211

8.1 古代拱桥受力特征分析211

8.1.1 古代拱桥主拱圈线形特征211

8.1.2 桥梁病害现状212

8.1.3 按实测拱圈线形进行结构分析213

8.1.4 按理想的圆曲线拱圈进行对比分析216

8.2 新旧桥不同加宽效果对比剖析219

8.2.1 对比实桥概况及加宽描述219

8.2.2 实施不同加宽桥梁的主要病态表征220

8.2.3 不同加宽桥梁横向布载特点分析222

8.2.4 不同加宽方案的结构受力特征分析225

8.2.5 新旧桥不同加宽的效果对比237

8.3 典型环境对桥梁的损伤分析238

8.3.1 桥头弯道对桥梁病害的影响238

8.3.2 日照对桥梁混凝土碳化及钢筋锈蚀的影响243

8.4 实桥改造经验的积累与检验251

8.4.1 实桥研究内容及基本概况251

8.4.2 桥梁病态的机理诊断251

8.4.3 承载力测试的基本原则257

8.4.4 理论分析与实测验证260

8.4.5 实现承载力提升及其对策272