基于检测元素量化分析的损伤箱梁性能评价研究

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近二十多年来大、中跨径预应力混凝土箱梁桥以其良好的受力特性、成熟的施工工艺、相对低廉的造价等特点而在大、中跨桥梁中被广泛采用。但是这类桥梁在运营中,存在开裂、下挠、钢筋锈蚀等诸多问题,严重影响到了桥梁的正常使用,甚至桥梁的安全性。目前已有大量关于损伤箱梁结构性能的研究,但由于混凝土的不均一性和时变性、箱形截面复杂的力学特性以及大跨连续梁、连续刚构桥在非荷载因素作用下的响应比较复杂,针对损伤箱梁的研究仍比较困难,且评价方法也有一定的缺陷。因此,如何选取适当的损伤参数和评价方法对在役箱梁性能进行准确评估具有重要的意义。  本文对目前损伤箱梁的性能及桥梁评价方法研究进行了系统的总结和评述,以大、中跨径预应力混凝土箱梁桥上部结构为研究对象,结合箱梁外观检测中的常见病害,对损伤参数进行分析,并对结构安全性进行评估。首先总结了箱梁结构常见的损伤及其产生的影响,根据损伤之间的关系,筛选出相对独立的、能够体现损伤特征的评价指标;然后结合已有的损伤参数研究量化分析所选指标对箱梁刚度和承载力的影响,在此基础上确定出各评价等级对应的价值区间,作为量化评价依据;进而依据层次分析法建立箱梁性能评价模型,通过专家打分的方式获得各指标的初始权重;构造关联函数计算损伤指标实测值与各等级的关联度,并将其作为桥梁定量评价的基本参数;通过剥离法进行权重修正,突出评价等级低的指标对上级元素损伤状态的贡献;最后对某大桥的性能评价,证明了本文所提评价方法具有一定的可行性。  本文的研究过程中筛选出了对箱梁刚度、承载力影响较大的指标,建立的评价体系能够依据实测损伤参数对箱梁性能进行准确评估,对在役桥梁的运营维修及承载力评定提供了参考。
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