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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