工程项目管理论文-桥梁水下环境下部结构技术状况评价体系研究

工程项目管理论文-桥梁水下环境下部结构技术状况评价体系研究

桥梁下部结构是桥梁整体结构中重要的组成部分，而大部分桥梁下部结构服役于水下环境，桥梁下部结构在水下环境中正常使用对桥梁结构的整体安全性意义重大。我国关于桥梁水下结构的研究较少，现行桥梁技术状况评价的相关规范并未区分桥梁下部结构服役环境，未考虑桥梁水下环境病害的特点。为补充这一空白，提出了一套面向服役于水下环境中的桥梁下部结构技术状况评价体系，为桥梁水下结构的检测与养护工作提供 。

本文总结了可靠度理论及其计算方法、水下环境混凝土结构耐久性劣化、桥梁技术状况评价方法的研究现状。概述了结构可靠度理论及其计算方法、桥梁技术状况评价中所应用的层次分析法、熵权法等方法的基础理论，为本文的研究提供了研究背景与理论工具。

在整个研究中，首先考虑了水下冻融与氯离子侵蚀环境下混凝土结构中钢筋强度的衰减、截面积的损失、锈蚀钢筋与混凝土协同工作能力等影响因素。对轴心受压构件确定了纵筋锈蚀状态下的抗压承载力极限状态方程、箍筋锈蚀状态下的抗压承载力极限状态方程、抗冻融能力极限状态方程与抗氯离子侵蚀能力极限状态方程。对偏心受压构件确定了抗压承载力极限状态方程、抗裂承载力极限状态方程、抗剪承载力极限状态方程、抗冻融能力极限状态方程与抗氯离子侵蚀能力极限状态方程。为后续的基于氯离子和冻融侵蚀的可靠度指标和标度研究提供研究基础。

然后采用中心点法，应用Matlab软件对墩柱各极限状态下的可靠度指标进行求解，给出了上节所述各极限状态可靠度指标计算的偏导方程。基于综合模糊评价方法建立了轴心受压与偏心受压状态下桥梁墩柱水下环境冻融与氯离子侵蚀病害的综合可靠度指标，提出了轴心受压构件冻融与氯离子侵蚀病害综合可靠度指标与偏心受压构件冻融与氯离子侵蚀病害综合可靠度指标的计算公式，并基于可靠度指标与结构剩余承载力之间的内在联系，参考《公路桥梁技术状况评定标准》的方法建立了冻融与氯离子侵蚀病害评价标度的评定标准，依托某墩柱的检测数据，采用该标准建立了该墩柱冻融与氯离子氯离子病害可靠度指标随时间变化的曲线，对病害未来的可靠度指标、标度与扣分值的发展趋势进行了预测，为接下来的桥梁实例技术状况评价工作提供理论依据。

其次考虑到水下环境对桥梁技术状况的劣化作用，基于《公路桥梁技术状况评定标准》，建立了包含水下环境桥梁下部结构冻融作用下氯离子侵蚀病害的技术状况评价模型，利用层次分析方法重新确定了水下环境下桥梁各结构与部件的权重，并采取熵权法弱化了AHP法中专家判断矩阵产生的主观因素的影响，得出了适用于服役于水下环境的桥梁的上部结构、桥面系与下部结构的权重和下部结构中桥墩、基础、桥台与其他结构的权重。

结合本文所建立的水下环境墩柱的冻融与氯离子侵蚀病害标度评定标准与水下环境桥梁整体的结构层与下部结构所包含的部件层的新权重，构建了新的技术状况评价流程。根据某大桥的检测报告，运用本文所改进的新评价体系，完成了其技术状况评价工作，给出了其技术状况等级，结果表明改进后的方法考虑到了水下环境对桥梁技术状况的劣化作用，结果更加安全可靠，为桥梁的检测、养护与维修工作提供依据与指导意见。

桥梁下部结构在水下环境中所受的病害与无水环境中不同，在水流冲刷、冻融、水体中氯离子腐蚀的作用下桥梁剩余使用寿命会明显的衰减，由水下环境所带来的冻融与氯离子腐蚀病害会导致桥梁承载能力退化。目前我国大量的混凝土梁桥老化，而现行规范未对水下环境中桥梁的技术状况评价给出专门的标准，建立一套面向水下环境桥梁下部结构的技术状况评价体系，能为桥梁的检测养护与维修工作提供指导，更好的消除桥梁的安全隐患。本文基于可靠度理论，建立了桥梁耐久性极限状态方程，由此进行可靠指标的计算与分析，主要结论如下：

考虑了水下冻融与氯离子侵蚀环境下混凝土结构中钢筋强度的衰减、截面积的损失、锈蚀钢筋与混凝土协同工作能力等影响因素。对轴心受压构件确定了纵筋锈蚀状态下的抗压承载力极限状态方程、箍筋锈蚀状态下的抗压承载力极限状态方程、抗冻融能力极限状态方程与抗氯离子侵蚀能力极限状态方程。对偏心受压构件确定了抗压承载力极限状态方程、抗裂承载力极限状态方程、抗剪承载力极限状态方程、抗冻融能力极限状态方程与抗氯离子侵蚀能力极限状态方程。