第1章 概述 1
1.1 提出问题 1
1.2 研究现状 2
1.2.1 桥梁寿命周期成本分析方法 2
1.2.2 桥梁全寿命设计方法 4
1.2.3 碳化环境下桥梁结构腐蚀 4
1.2.4 碳化环境下桥梁结构性能退化模型 7
1.2.5 碳化腐蚀下预应力混凝土结构的概率时变可靠度模型 18
1.3 研究意义 19
1.4 小结 20
本章参考文献 20
第2章 气候变化、受碳化腐蚀混凝土梁桥腐蚀损伤和安全时变可靠度评估 27
2.1 概述 27
2.2 气候变化和时变CO2浓度 28
2.3 材料模型 29
2.3.1 混凝土材料模型 29
2.3.2 钢筋材料模型 30
2.4 腐蚀模型 31
2.4.1 劣化过程 31
2.4.2 腐蚀开始时间 31
2.4.3 钢筋腐蚀速率模型 33
2.4.4 腐蚀扩展模型 35
2.4.5 时变抗力模型 36
2.5 腐蚀开裂模型 40
2.5.1 锈胀开裂过程 40
2.5.2 开裂开始时间 41
2.5.3 严重开裂模型 42
2.6 荷载模型 42
2.7 时变可靠度模型 43
2.8 算例 44
2.8.1 算例描述 44
2.8.2 抗力和极限状态 46
2.8.3 计算过程 48
2.8.4 算例分析 50
2.8.5 参数敏感性分析 55
2.9 小结 57
本章参考文献 58
第3章 基于多目标的桥梁最优组合维护策略 64
3.1 概述 64
3.2 计算原理 64
3.3 基于指标的桥梁性能描述 66
3.3.1 桥梁性能定义 66
3.3.2 基于指标的劣化规律 67
3.4 维护方法介绍 69
3.5 桥梁性能与维护策略的关系研究 71
3.5.1 可靠指标与维护策略的关系 71
3.5.2 状态指标与维护策略的关系 76
3.6 计算分析 82
3.6.1 单一维护活动作用下桥梁结构性能和寿命周期成本分析 82
3.6.2 组合维护活动作用下桥梁结构性能和寿命周期成本分析 86
3.7 多目标的组合维护策略优化分析 90
3.7.1 设计变量和约束条件 90
3.7.2 算法描述 92
3.7.3 多目标的维护工况分析 94
3.8 原设计的组合维护策略优化分析 101
3.9 小结 102
本章参考文献 103
第4章 基于寿命周期成本的桥梁全寿命优化设计框架体系 105
4.1 概述 105
4.2 桥梁全寿命优化设计的设计框架 106
4.3 全寿命优化设计的研究内容 109
4.4 全寿命优化设计和基于现有规范设计的关系 110
4.5 全寿命优化设计的原则和注意事项 111
4.6 折现率模型 112
4.7 全寿命设计的优化模型 113
4.7.1 设计变量 113
4.7.2 优化目标函数 113
4.7.3 约束条件 115
4.8 寿命周期成本的构成以及计算模型 116
4.8.1 业主成本 117
4.8.2 用户成本 118
4.8.3 社会成本 119
4.8.4 失效成本 119
4.8.5 基于概率模型的用户成本 119
4.9 算例分析 120
4.9.1 维护概率的计算 120
4.9.2 维护成本的计算 121
4.9.3 交通仿真软件 123
4.9.4 成本计算 124
4.9.5 参数研究 129
4.10 小结 131
本章参考文献 131
第5章 试验桥全寿命设计 133
5.1 工程概况 133
5.2 试验桥定性全寿命优化设计 135
5.2.1 铰缝的处理提高桥梁的横向稳定性 135
5.2.2 墩梁固结处理对桥梁整体性的影响 138
5.3 试验桥全寿命优化设计 139
5.3.1 设计变量的选取 140
5.3.2 目标函数 140
5.3.3 约束条件 141
5.4 试验桥劣化模型 142
5.4.1 可靠指标 142
5.4.2 状态指标 143
5.5 最优组合维护策略 143
5.6 试验桥的静力分析 145
5.6.1 原设计 145
5.6.2 修改设计 147
5.7 试验桥参数优化分析 151
5.7.1 参数设置 151
5.7.2 成本计算 151
5.7.3 优化分析 156
5.8 小结 156
本章参考文献 157
第6章 基于全寿命成本的桥梁车道数决策研究 158
6.1 概述 158
6.2 基于全寿命成本的桥梁优化设计方法 159
6.2.1 优化函数 159
6.2.2 寿命周期成本计算模型 159
6.2.3 基于时变状态指标的桥面铺装性能评估 160
6.2.4 在不同维护策略下的结构状态指标和成本计算 164
6.3 算例 167
6.3.1 桥梁寿命周期成本计算 167
6.3.2 维护策略下状态指标和成本计算 168
6.3.3 方案决策 169
6.4 小结 170
本章参考文献 170