混凝土桥梁服役性能与剩余寿命评估方法及应用

成果拥有单位：中南大学

成果简介：

我国现有公路桥梁62万余座，其中混凝土桥梁占90%以上，其中近60%在环境和不利荷载等因素的作用下服役水平下降，近年来，混凝土桥梁服役过程中的事故时有发生，给人民生命财产安全带来严重危害，其主要原因在于对混凝土桥梁服役性能与寿命评估研究严重不足。

项目历时10年，在混凝土桥梁服役性能评价、剩余寿命评估、维修加固决策方法以及监测传感器等方面取得了重大创新和突破：

1、创建了混凝土桥梁服役性能监测系统和评价方法。发明了5种实时监测传感器，形成了桥梁服役性能监测系统；基于快速锈蚀构件→实桥构件→实桥破坏性试验的系统研究，揭示了桥梁服役性能演变规律；提出了服役混凝土桥梁承载能力和正常使用性能计算方法，开发了集安全性和适用性于一体的评价软件；攻克了老化损伤桥梁承载力评定的关键技术难题。

2、构建了基于时变可靠度理论的混凝土桥梁剩余寿命评估方法。发明了材料性能快速腐蚀试验设；建立了服役混凝土桥梁抗力衰减、车辆荷载随机过程模型，提出了基于时变可靠度的剩余寿命评估方法；揭示了气候变化、车辆荷载等对混凝土桥梁寿命退化影响规律。

3、提出了基于力学行为与剩余寿命评估的混凝土桥梁维修加固决策方法。构建了考虑车型、收费标准等因素的间接维护成本模型，提出了在服役时间和结构性能双控条件下混凝土桥梁合理维修加固时间确定方法，发明了混凝土桥梁新式加固装置，开发了具有自主知识产权的软件系统，实现了兼顾维护技术、直接成本和间接成本的桥梁维修加固最优决策。工程应用表明，可降低维护成本20%-30%。

发表论文106篇，其中SCI、EI收录41篇，获实用新型专利2项，获软件著作权3项，研究成果被鉴定为"总体上达到国际领先水平"。项目成果被纳入国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》，在全国570余座的服役混凝土桥梁中成功应用，减少拆除桥梁140余座，确保了安全运营和路网畅通，节约成本7.59亿元，产生了显著的经济效益和社会效益。