结构易损性在桥梁工程中的应用与

桥梁结构损坏的原因分析及治理方法作者：耿宏伟来源：《建筑工程技术与设计》2014年第16期【摘要】我国桥梁的数量在过去的几年里，翻了好几倍。

这也就代表着，我国的交通路线正在逐渐的完善着。

但是，我们看到的只是好的一面，并没有发现其不好的一面。

这不好的一面指的就是桥梁结构极易损坏，给我国人们的生命安全和财产安全带来了严重的威胁。

比如，去年在哈尔滨出现的公路桥坍塌事件，就造成了极为恶略的影响。

下面，本研究就来具体分析一下桥梁结构损坏的原因分析及治理方法。

【关键词】桥梁结构；原因分析；治理办法经济的快速发展，需要一个好的交通路线的支撑。

由于我国地形十分复杂，只有少数的地方是平原，大多数的地方都是沟壑纵横。

在这些地方要想建设普通的交通路线是不可能的，只有通过架设桥梁才可以实现这些地方的交易畅通。

从而带动当地的经济。

同时，通过架设一些高架桥也可以有效的解决城市交通路线拥挤的状况。

因此，我国交通桥的数量呈直线增长，在这一切欣欣向荣的背后，交通桥梁结构的损坏问题却一直困扰着桥梁建设企业的发展。

下面，我们就来具体分析一下目前造成桥梁结构损坏的原因，并根据实际的原因提出一些改善意见，以供大家参考。

1.桥梁结构损坏的原因分析一般来说，导致桥梁结构损坏的原因有很多种。

比如说，车辆的超载会导致桥墩的开裂，自然灾害也可以导致桥梁的结构的损坏等等。

由此可见，能够影响桥梁结构的因素有很多种，下面，我们就来具体分析一下这些影响桥梁结构的因素。

1.1桥梁的结构设计不合理对于桥梁结构的影响一座桥梁在建设开始之前，都需要进行严格的设计。

但是，由于很多桥梁建设公司对于桥梁的设计并不是很注意，都是觉得只要在施工的时候注意安全即可。

更别说是进行什么实地换将的勘测了之类的[1]。

于是桥梁结构的设计不合理问题成为了桥梁结构后来损坏的主要凶手。

虽然说如果地表结构比较坚固，桥梁结构设计的影响并不是那么重要，但是地质结构的好的地方并不是总能够遇到，因此，桥梁结构的设计工作还是十分重要的。

道路桥梁的常见结构病害与加固技术应用分析道路桥梁在长期使用过程中，由于自然因素和人为因素的影响，会出现结构病害，比如开裂、变形、破损等问题，严重影响桥梁的使用寿命和安全性能。

因此，加固技术在道路桥梁维修中扮演着十分重要的角色。

本文将对常见的道路桥梁结构病害及其加固技术应用进行分析。

一、桥梁结构病害1. 桥面裂缝和坑洞：桥面在受到轮胎冲击、水龟裂和锈蚀等因素作用下，容易发生龟裂或局部塌陷，严重时就会形成坑洞。

2. 墩身照明孔孔洞：桥墩身的照明孔长时间使用后，由于未按规定密封、平整，导致照明孔周围混凝土产生破损、龟裂，最终形成孔洞。

3. 支承结构受力不均：道路桥梁在使用过程中，大型车辆通过时引发的震动和荷载作用，会导致支承结构出现变形、损坏。

4. 护栏损坏：道路桥梁的护栏也容易出现损坏和变形问题，严重时会影响桥梁的安全使用。

1. 补强混凝土结构：对于裂缝、孔洞等混凝土结构问题，应采用钢筋加固、注浆、贴片等方式进行修复，加固后能有效增强混凝土的承载能力。

2. 钢板外挂加固：对于墩柱、梁桥等支承结构的受力不均，可采用钢板外挂加固措施，将钢板加固件塑封在墩柱外面，提高墩柱的承载能力和稳定性。

3. 增强护栏：对于护栏的损坏和变形问题，可进行加固处理，采用设立栅栏、加设加强钢筋和设置防撞装置等方式进行加固，提高护栏的安全性能。

4. 防护处理：在对结构加固的同时，还可对道路桥梁进行防护处理，如涂层、镀锌等处理，减缓损害的发生，延长机构的使用寿命。

综上所述，加固技术是道路桥梁维修不可或缺的技术手段，能够有效修复桥梁结构病害，提升其使用寿命和安全性能。

在加固处理过程中，需要充分考虑结构的特点和受力状况等相关因素，采用合适的加固方式，保证加固后的桥梁能够正常运行，确保公路的安全畅通。

关于桥梁结构损害及加固策略的分析摘要：桥梁结构作为桥梁的支撑部分，主要承载桥梁的负荷重力，是桥梁工程安全建设使用的重要支柱。

随着时间的推移，桥梁结构会受到不同程度的损害，造成这些损坏的原因主要有：物质材料性能降低、桥梁结构负荷重力过大、环境影响、自然灾害、事故破坏、设计不合理、施工过程中的不利因素影响等。

桥梁受损后容易导致桥梁结构断裂坍塌等事故，要增加桥梁结构的负荷能力、使用寿命，减少事故发生，就需要对受损的桥梁进行加固。

目前我国在桥梁结构加固的过程中，还存在一些问题，如：诊断桥梁结构受损程度环节薄弱、负荷重力评估不完善、加固设计思路较单一、没有考虑受损桥梁结构的特点等。

现今常用的桥梁加固的策略主要有压力灌桨法、喷射砂桨法、加大梁下部截面加固法、桥面补强层加固法、钢板粘结法、更换部分或全部主梁法、外部预应力加固法、改变结构体系加固法、填缝法、增设纵梁法、锚喷加固技术。

关键词：桥梁结构损害加固策略桥梁是公路运输的纽带，在交通运输中起到至关重要的作用。

桥梁结构作为桥梁的支撑部分，主要承载桥梁的负荷重力，是桥梁工程安全建设使用的重要支柱。

桥梁结构应该具备持久性和高强度两个特质，在桥梁结构施工中，物质材料的选用以及结构部位尺寸非常重要。

优质的桥梁结构是确保公路运输畅通的关键。

1桥梁结构受到损害的原因随着时间的推移，桥梁结构会受到不同程度的损害，造成这些损坏的原因主要有：物质材料性能降低、桥梁结构负荷重力过大、环境影响、自然灾害、人为事故损害、设计不合理、施工过程中的不利因素影响等。

物质材料性能降低。

桥梁结构使用时间越长，建设这些桥梁结构所使用的物质材料就会受到越多的磨损，其性能就会降低，从而使得桥梁结构受到不同程度的损害，影响桥梁结构的使用。

桥梁结构负荷重力过大。

我国目前的桥梁结构很多是按照八十年代左右的设计标准设计建造的，那时公路运输量较低，所以桥梁结构的负荷能力较低，近年来随着经济的发展，我国机动车数量急剧增加，公路运输量的不断增大，尤其是工程用重型运输车的频频出现，使得桥梁结构负荷重力也不断增大，导致桥梁结构经常处于超载状态，从而使得沿线道路以及桥梁结构受到不等同程度的损害。

道路桥梁的常见结构病害与加固技术应用分析道路桥梁是连接城市交通的重要组成部分。

尽管在设计和施工过程中采用了严格的标准和规范，但长期的运行使用和自然环境的影响也会导致道路桥梁出现一些结构病害，影响其安全性和稳定性。

因此，研究和应用加固技术是保障桥梁正常运行和延长其使用寿命的关键措施。

一、桥梁结构病害类型及原因1. 钢筋锈蚀钢筋锈蚀是桥梁结构病害中最常见的一种。

钢筋在受到空气中氧气和水的侵蚀后，会逐渐失去原有的强度，从而导致桥梁的承载能力下降，甚至威胁到桥梁的安全性。

主要原因包括大气环境和长期的使用。

2. 混凝土裂缝混凝土裂缝也是道路桥梁中常见的结构病害之一，其形成原因主要与混凝土的收缩、温度变化和荷载变化等有关。

如果不及时修复，裂缝会逐渐扩大，导致整个桥梁的结构强度下降，严重时甚至会导致桥梁的坍塌。

3. 桥墩沉降桥墩沉降是因桥墩基础不牢固或土层变形等原因引起的，使得桥墩发生位移。

桥墩的沉降会导致桥梁产生变形和扭曲，从而影响其承载能力和稳定性。

严重时，桥墩甚至会塌陷。

二、桥梁加固技术1. 钢板加固钢板加固是一种常见的桥梁加固技术，通常使用高强度的钢板对基础或结构进行覆盖和固定，从而提升其强度和稳定性。

钢板加固还可以应用于破损区域的修补和加固，比传统的修补方式更具有优势。

2. 碳纤维增强碳纤维增强是一种新型的加固技术，通过在预制的槽中覆盖碳纤维板或薄膜，以增加桥梁结构的强度和承载能力。

碳纤维增强具有重量轻、易施工、防腐耐久等优点，是一种受欢迎的加固方式。

3. 传统加固技术传统的加固技术包括钢筋加固和混凝土补强等，具体通过混凝土块覆盖破损的区域并使用钢筋进行加固。

这种加固方式虽然简单易行，但基本上不会解决混凝土裂缝的形成原因，因此长期来看其效果并不理想。

三、结论为了保障道路桥梁的安全和稳定性，必须及时发现和修复桥梁结构上的病害，而加固技术则是一种重要的手段。

在实施加固技术时，应该结合具体情况选择最合适的方法，保证其可靠性和实用性。

高桥梁结构的地震易损性分析研究高桥梁结构是现代城市交通基础设施的重要组成部分，但在地震等自然灾害面前，其易受损性备受关注。

因此，从高桥梁结构的建造、设计等方面研究其地震易损性，显得尤为重要。

1. 概念介绍高桥梁结构通常用于连接陡峭的岩石或两个高处，以避免地面问题。

近年来，随着城市交通的增加，高桥梁结构被广泛应用于高速公路、铁路、轻轨等交通领域，其重要性得到了更多的认识。

高桥梁结构通常由桥墩、拱顶和梁构成。

其中，桥墩和拱顶用于支撑梁，共同承受车辆、行人的荷载。

2. 地震易损因素尽管高桥梁结构具有良好的抗风、抗震性能，但在地震中易受损。

其地震易损因素主要包括以下几个方面：（1）结构高度高桥梁结构通常高度较高，因此其地震易损性较大。

高度正比于桥墩的尺寸，桥墩尺寸越大，材料强度相对较小，容易发生破坏。

（2）地震地质条件地震地质条件对高桥梁结构的地震易损性也有着重要的影响。

若其建造在地震活跃区域，或因地质构造而受到基岩隆升、滑动等影响，其易损性也会相应增加。

（3）墩柱分布墩柱分布也是影响高桥梁结构地震易损性的因素之一。

当墩柱分布较为密集时，加剧了梁的集中荷载，从而增加了梁的承载能力，从而提高了破坏的可能性。

3. 地震易损性分析的方法为了提高高桥梁结构的地震抗性，需要对其地震易损性进行评估，同时对其实际情况进行考虑。

常见的评估方法主要包括三种：基于概率的方法、性能评估和结构简化方法。

（1）基于概率的方法这种方法主要基于概率理论和统计学方法，通过建立各种随机过程来预测地震对结构的影响。

例如，通过建立分析桥墩轴向力、拱底剪力、弯矩、梁剪力等力学模型来评估结构的地震易损性。

（2）性能评估这种方法主要是通过对分析模型的结构性能进行评估，来确定其地震易损性。

例如，可以分析桥墩在地震荷载下倒塌的可能性、拱底的变形程度等。

（3）结构简化方法这种方法主要是针对复杂的结构，通过简化模型来方便分析结构的地震易损性。

例如，可以将高桥梁结构分为几个单独的部分进行分析。

公路桥梁设计及桥梁结构损坏原因分析公路桥梁工程属于大型建设工程的一种，其自身在施工的过程中存在施工工序复杂，工期长等特点。

与建筑工程相比，对于施工结构的稳固性提出了更高的要求。

在针对公路桥梁进行设计时，既要保证外形的美观性，又要确保其自身的结构稳固性能够满足车辆通行的要求。

一些已经投入使用的桥梁结构会发生多种损坏问题，为了延长其使用寿命和安全性。

会对引发结构损坏的原因进行分析，并且找出相应的改造措施，这是当前桥梁施工中所面临的重点任务。

一、科学开展公路桥梁设计1、抗震结构设计桥梁工程的抗震性能是判定桥梁工程使用性能的重要指标。

在针对桥梁结构进行设计时，需要对抗震性能进行全面考虑。

根据施工区域的环境特点以及地质条件，采取静力法的方式，对其在振动时所产生的位移和应力进行计算，之后根据桥梁结构的主体形式，采取有限元的分析方式，对其失稳危害问题进行分析。

最后，利用单位质量算法，对各类构件的位移状况进行检测，从而实现对振动影响因素的全面了解。

借助上述参数，才可保证对桥梁工程抗震性能的合理设计。

2、耐久性设计防腐设计：通过对大桥表面涂刷丙烯酸聚氨酯材料防腐涂层，使跨水域大桥与湿度较大的空气隔绝，该材料同样可以运用到混凝土结构上，随桥墩浸没于水中；冻融循环设计：针对北方温差较大地区的公路桥梁，冻融循环是必须考虑的因素；混凝土强度设计：混凝土的徐变效应和收缩现象市混凝土结构的损害高发点，对桥墩的箍筋配置、桥梁的腹筋和弯起钢筋的配置是混凝土结构设计中的重点。

3、抗疲劳设计公路桥梁结构自身所受应力造成的桥梁的震动幅度是桥梁疲劳设计的重要指标。

因此，可以通过模拟风荷载、统计设计区域平均车流量等数据模拟，绘制桥梁疲劳载荷谱，充分了解桥梁设计的易损点。

4、预应力设计预应力指的是，在进行桥梁结构设计时，根据结构部位在使用中的承力特点和承力方向，对结构自身的构件进行预应力张拉操作，确保其在投入使用之后，可以借助结构内部构件的预应力卸载一些外部拉力或者压力，从根本上提升桥梁结构的稳固性。

桥梁地震易损性分析综述作者：李世增赵青来源：《城市建设理论研究》2013年第07期摘要：地震易损性是指在不同强度地震作用下工程结构发生各种破坏状态的条件概率，它可以从概率的意义上定量地刻画结构的抗震性能，从宏观的角度描述地震动强度与结构破坏程度之间的关系。

结构的地震易损性分析对于预测结构的抗震性能，进行结构的抗震设计，加固和维修决策具有重要的应用价值。

本文论述了国内外桥梁易损性分析研究的概况，介绍了易损性分析的方法，并对桥梁的易损性提出了存在的问题和发展前景，以及今后尚需开展的工作，以推动桥梁工程的发展。

关键词：桥梁，地震易损性，易损性曲线Abstract: Seismic fragility is the probability that structural demand equals or exceeds a limit state conditional on a seismic ground motion given a specified intensity .It can quantitively describe seismic performance of structures in a probabilistic sense,and predict seismic damage potentials of structures under a given seismic intensity in a macroscope level.Seismic fragility analysis is especially valuable for predicting structural seismic performance,seismic design,seismic retrofitting and decision making of repairing. This paper discusses fragility analysis research survey of the domestic and foreign bridges, introduces the method of vulnerability analysis, and the existing problems and development prospects of the proposed vulnerability of bridges, as well as future work needed to be carried out in order to promote the development of bridge engineering.Key words:bridge；Seismic Fragility；fragility curves中图分类号：K928.78 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）引言桥梁是交通生命线系统中的重要枢纽结构。

桥梁易损构件及主要原因分析1）桥面铺装主要病害为桥面铺装层存在纵向及横向贯通或半贯通裂缝、网状裂缝、坑槽、车辙等。

桥面铺装层破损将影响桥梁承重构件（上部结构及下部结构）的耐久性及行车的舒适性等。

造成铺装层破损的主要原因如下：①交通条件，主要是指道路上行驶的交通量、车辆和轴载组成以及交通量的增长率。

相关观测及统计数据显示：近年来北京市的机动车数量急速增长，交通荷载过大。

②气候和排水条件，对桥面使用性能产生不利影响的主要因素是温度和降水。

温度影响沥青混凝土（混合料）材料的蠕变性能，是车辙和某些裂缝产生的主要原因。

桥面排水不畅，特别是当桥面存在裂缝时，冲刷基层，导致面层与基层之间脱空，加速桥面的破坏。

③材料与施工工艺，材料的性能直接影响到路面的性能；另外施工工艺水平及施工质量的差异，也会使相同结构的桥面质量存在差异。

桥面网裂桥面破损2）伸缩缝主要病害为伸缩缝碎边、破损、裂缝、沉陷、沉积物阻塞、止水带破损等，具体损伤外观参见照片。

伸缩缝破损使车辆经过时产生较大的冲击力，影响桥梁承重构件（上部结构及下部结构）的耐久性及行车的舒适性等。

造成伸缩缝破损的原因是多方面的，其主要原因归纳如下：①设计方面的原因设计时梁端部未能慎重考虑，在反复荷载作用下，梁段破损引起伸缩缝装置失效。

部分桥梁结构，桥面板端部刚度不足，当桥面板受到汽车荷载反复作用时，因翼缘板较弱，横向联系较弱，导致桥面反复变形过大；伸缩量计算不准确，没有考虑到伸缩装置安装时的实际温度对伸缩装置的影响，伸缩装置本身无法或很难调整初始位移量，选型不当，采用过小或过大的伸缩间距，导致伸缩装置破损；将伸缩装置的锚固件置于桥面铺装层中，与主梁（板）连接的部分很少，而且力的分布不容易传递，微小的变形可能演变成大的位移，导致锚固失效；使用粘结或橡胶材料等制造的新型伸缩装置，材料和结构选择不当，防水、排水设施不完善，造成锚固件受腐蚀，梁端和支座侵蚀严重。

设计上未严格规定伸缩装置两侧的后浇砼和铺装层材料的选择、配合比、密实度和强度，产生不同程度的破坏，致使伸缩缝破损。

桥梁结构的地震易损性分析与改进地震是一种具有破坏性的自然灾害，造成了大量人员伤亡和财产损失。

对于桥梁结构来说，地震易损性是一个至关重要的问题。

因此，对桥梁结构的地震易损性进行分析和改进是非常必要的。

桥梁结构在地震中遭受破坏的原因主要包括以下几点：首先，地震产生的震动会使桥梁产生共振，从而增大桥梁受力；其次，地震会引起桥梁结构的变形，从而导致桥梁的屈曲和断裂；最后，地震可能引起桥梁基础的沉降和移动，导致桥梁整体的失稳。

为了减少桥梁结构在地震中的损伤，可以从以下几个方面进行改进：1. 结构设计的改进：在桥梁结构的设计阶段，应运用先进的分析方法和工程软件，对结构进行合理的布局和优化的设计。

通过提高结构的刚度和抗震能力，可以有效地减少地震对桥梁的影响。

2. 材料选择的改进：桥梁结构的材料选择也是减少地震损伤的关键。

使用具有较高抗震性能的钢材和混凝土可以提高桥梁的抗震性能。

同时，还可以采用新型的抗震材料，如纤维增强复合材料等，来增强桥梁的抗震能力。

3. 桥梁维护的改进：桥梁的维护工作也是保证桥梁在地震中不受损坏的重要环节。

定期对桥梁进行检查和维修，防止因老化和磨损等原因导致桥梁在地震中失稳。

此外，还可以在桥梁上设置抗震装置，如阻尼器和增稳支座，来减少地震的影响。

4. 可行性研究的改进：在设计桥梁结构时，应对其所在区域的地震条件进行详细研究，并进行地震承载力和地震易损性的分析。

通过合理的地震设计计算，可以精确地评估桥梁的地震易损性，并采取相应的改进措施。

总结起来，桥梁结构的地震易损性分析与改进是保障桥梁安全的重要环节。

通过改进结构设计、优化材料选择、加强桥梁维护和进行详细的可行性研究，可以有效地减少桥梁在地震中的损坏。

这些改进措施不仅能够提高桥梁的抗震能力，还能够保护人民的生命财产安全，为社会的发展做出贡献。

虽然桥梁结构的地震易损性分析与改进是一项复杂的工作，但是随着科技的发展和工程经验的积累，我们相信，在专家学者和工程师们的努力下，桥梁结构的抗震能力一定会不断提高，为人们的出行和交流提供更加安全可靠的保障。

基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度分析[摘要]公路桥梁的设计的第一准则是要求结构安全、可靠、适用。

但是，如今我国公路桥梁建设尽管多年吸取外国经验，自我创新，有了很大的水平提高，但是仍然存在很多不足，近几年，发生的几起桥梁坍塌事件，造成了庞大的生命和财产损失，在很大程度是桥梁坍塌的原因是由于桥梁的结构损坏、变形，导致整体性事情要求的承载能力尔坍塌。

所以对桥梁的可靠性分析变得尤为重要。

但是目前桥梁的可靠度分析的传统方法是对桥梁材质寿命等的分析，主要使用定值设计的方法满足桥梁需要满足的最低要求，设计在可靠性分析评估时缺少定向性和定量性，不可确定和不可预知的系数过多，导致分析评估不够准确有效，因此本文中，笔者通过对桥梁结构可靠度性的研究及结构在地震中的易损性，并使用现有的传统分析方法，作出基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度分析。

[关键字] 公路桥梁建设结构易损可靠度分析该基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度分析方法，抛掉传统模式对定值选取分析，更多分析桥梁结构损坏的不确定因素，利用特定的公式计算桥梁的构件在特定的情况下受损、变形的概率，来对桥梁的可靠性抗自然性，做出更为准确的分析，根据损坏概率的研究，判断出桥梁脆弱的结构位置，为桥梁结构的设计带来便利。

特别是随着我国经济状况的发展，我国的公路桥梁建设规模日益加大，桥梁设计的安全性问题日益突出，是公共交通安全需要解决的首要问题。

车辆荷载、地震台风等地然灾害、材料的腐蚀等都是影响桥梁安全性可靠性的重要因素，这些因素照成的桥梁安全问题日益突出，近年我国乃至全世界的桥梁损坏事故屡见不鲜，对生命和财产安全造成巨大威胁。

所以当务之急是对桥梁公路的可靠性作出正确的分析，以便采取准确合适的措施来保障人民的生命财产安全。

1 可靠度的定义桥梁结构的安全、有效和耐久性就是桥梁结构的可靠性。

我们常常对桥梁可靠性的分析是将桥梁构件的荷载效应R和抗力So作为影响桥梁可靠性的因素。

但是在设计时期，构件的荷载在不同的情况下具有不可确定性，我们常常需要在极限情况下取构件的荷载为定值来做出可靠性分析。

道路桥梁的常见结构病害与加固技术应用分析道路桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，承载着车辆和行人的通行，因此其安全性和稳定性至关重要。

随着使用年限的增加和环境的影响，道路桥梁往往会出现各种结构病害，影响其正常使用和安全性。

对道路桥梁的结构病害进行分析，并对其进行加固技术应用，是保障道路桥梁安全运行的重要工作。

一、常见的道路桥梁结构病害1.混凝土裂缝混凝土裂缝是道路桥梁常见的结构病害之一，主要是由于混凝土的干缩、湿胀、变形等因素引起的。

混凝土裂缝分为表面裂缝、龟裂缝、空鼓裂缝等多种类型，严重影响了桥梁的承载能力和使用寿命。

裂缝的存在会导致水分渗入混凝土内部，加速桥梁的老化和损坏。

2.钢结构腐蚀桥梁的钢结构在长期使用中易受到大气、水分、化学腐蚀等影响，导致钢结构出现腐蚀现象。

腐蚀使钢材的强度和耐久性减弱，严重影响了桥梁的安全性和稳定性。

特别是在潮湿的环境中，钢结构腐蚀的速度更快，需要及时采取措施进行修复和加固。

3.桥墩沉降桥墩沉降是桥梁结构病害中比较严重的一种，主要是由于桥墩基础不稳定或者地基土壤的承载能力不足导致的。

桥墩沉降会导致桥面不平整、变形等情况，严重影响交通的安全和通行的畅顺。

桥墩沉降还可能引发桥梁的其他结构问题，加大了桥梁的维护和管理难度。

4.桥面磨损道路桥梁的桥面在长期使用中会受到车辆的摩擦和磨损，尤其是在高速公路等频繁运输的地区，桥面磨损情况更加严重。

桥面磨损会导致桥面材料的严重磨损和损坏，严重影响了桥梁的使用寿命和安全性。

二、加固技术应用分析针对混凝土裂缝问题，可以采用注浆加固技术进行修复。

通过使用高效的注浆材料填充混凝土裂缝，提高混凝土的强度和耐久性，修复裂缝部位的损坏，从而增加桥梁的承载能力和使用寿命。

对于表面裂缝和空鼓裂缝，可以采用粘结砂浆进行修复，增强混凝土的表面抗压性能，延长桥梁的使用寿命。

对于钢结构腐蚀问题，可以采用防腐涂层进行修复和加固。

通过在钢结构表面涂覆特殊的防腐涂料，形成一层保护膜，阻隔大气和水分的侵蚀，减缓钢结构的腐蚀速度，延长桥梁的使用寿命。

桥梁结构地震易损性分析研究摘要：本文旨在探讨桥梁结构地震易损性分析的研究现状和发展趋势。

通过对文献的综述和实际研究方法的阐述，文章总结了当前桥梁地震易损性分析的成果与不足，并提出了今后研究方向的建议。

研究表明，地震易损性分析在桥梁工程中具有重要意义，提高桥梁的抗震性能和安全性是关键。

引言：地震是一种常见的自然灾害，对人类社会具有极大的破坏力。

桥梁作为交通基础设施，在地震事件中受到的破坏往往会影响到灾区重建和交通恢复。

因此，如何提高桥梁结构的抗震性能和安全性已成为工程界的焦点。

地震易损性分析是一种评估结构在地震作用下可能受到的损伤程度的方法，对于桥梁结构的抗震设计具有重要意义。

文献综述：地震易损性分析方法的发展经历了多个阶段，从最初的基于经验的方法到现代的基于概率论和性能设计的方法。

现有的地震易损性分析方法主要分为三类：基于震害历史的经验方法、基于地震动参数的物理方法、基于结构响应的数值方法。

这些方法各具特点，但在准确性、可靠性和应用范围方面也存在一定的局限性。

研究方法：本文采用了文献综述和案例分析相结合的方法，对桥梁结构地震易损性进行分析。

通过对前人研究的文献进行梳理和评价，总结出各种地震易损性分析方法的优缺点和应用前景。

然后，结合具体案例，对不同方法在实践中的应用进行深入分析，比较其效果和差异。

结果与讨论：通过对文献的综述和案例分析，本文总结了以下三点关于桥梁结构地震易损性分析的研究结果。

现有的地震易损性分析方法在预测桥梁结构在地震作用下的损伤程度方面具有一定准确性，但还需要改进和完善。

不同方法的应用范围和局限性也有所不同，选用何种方法应根据具体情况进行选择。

桥梁的地震易损性与地震动参数、桥型、材料等因素有关，应针对不同情况进行专门研究。

本文通过对桥梁结构地震易损性分析的研究，总结了当前方法的优缺点和应用前景，并提出了今后研究方向的建议。

研究表明，地震易损性分析在桥梁工程中具有重要意义，提高桥梁的抗震性能和安全性是关键。

结构的鲁棒性、冗余度和易损性任伟新;靳启文【摘要】为进一步完善结构的鲁棒性、冗余度和易损性相关分析方法,更加准确地获取土木结构的抗力与外力关系,进而优化补强其薄弱易损部位,以减少结构因抗力不足而引发的损伤甚至是安全事故及其所造成的损失.通过综述结构的鲁棒性、冗余度和易损性分析研究进展,类比不同评价指标的表达形式,从而指出结构的鲁棒性、冗余度和易损性分析的本质含义,提出结构的鲁棒性、冗余度和易损性分析应变能评价指标,并据此对结构的鲁棒性、冗余度和易损性分析之间的关系以及基本影响因素展开研究.结果表明:结构的鲁棒性、冗余度和易损性源于不同时期、不同领域,已有文献大多是基于对其含义的不同程度理解,其评价指标也大多具有主观性、相互关联且计算较为复杂,也尚未提出可广泛接受的分析方法;结构的鲁棒性、冗余度和易损性本质均是反映结构特别是损伤结构抵抗外力作用的能力,其中结构鲁棒性、冗余度侧重结构在外力作用下安全储备或剩余容许能力,结构易损性则更直观反映了结构在外力作用下的破坏程度;结构的鲁棒性、冗余度评价指标具有相似的表达形式,并与易损性呈反比例变化;可通过提高结构构件的材料强度及截面尺寸、增加杆端约束、优化荷载路径等措施增强和提高结构的鲁棒性、冗余度,即降低结构的易损性,进而减少结构损伤甚至是安全事故及其所造成的损失.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2018(050)009【总页数】10页(P1-10)【关键词】结构安全;鲁棒性;冗余度;易损性;应变能【作者】任伟新;靳启文【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TU31土木工程结构在长期的自然环境、外部车辆、自然灾害以及人为破坏等荷载作用下，会因为抗力不足出现损伤，如结构的强度降低、刚度退化及稳定性不足等都会导致结构的承载能力下降，进而大大增加服役风险. 一方面，传统的结构设计和分析方法需要进一步完善，如结构的强度、刚度和稳定性分析，以便更加准确获得结构的抗力与外力关系；另一方面，还需要加强结构出现损伤后的性能分析，如结构的鲁棒性、冗余度和易损性，以最大程度地减少结构损伤所造成的损失.然而，目前国内外还没有形成普遍可以接受的结构鲁棒性、冗余度和易损性相关分析方法，如何增强结构的鲁棒性、提高结构的冗余度、降低结构的易损性也有待完善. 已有文献[1-6]大多是基于对其含义的不同程度理解、进而给出所定义的评价指标而展开研究. 此类评价指标大多具有主观性、计算较复杂，且难以用于工程实践，也尚未提出可广泛接受的分析方法.本文旨在通过综述结构的鲁棒性、冗余度和易损性研究进展及其评价指标，探讨结构的鲁棒性、冗余度和易损性的本质含义；针对其现有的不同评价指标表达形式展开对比分析，进而提出基于应变能的评价指标，并进一步分析了结构的鲁棒性、冗余度和易损性的相互关系以及基本影响因素. 可据此进一步分析结构尤其是损伤结构抵抗外力作用的能力，找出并补强结构抗力薄弱部位，进而降低结构损伤甚至安全事故所造成的损失.1 结构的鲁棒性、冗余度和易损性研究及其评价指标1.1 结构的鲁棒性研究及其评价指标鲁棒性(robustness)也叫稳健性、强韧性等，早期主要用于经济、统计等领域，如鲁棒性估计、回归分析[7-8]. Davison等[9]较早将鲁棒性引入系统控制领域，用来研究系统在微小摄动作用下的稳定性. 此后，鲁棒性逐渐用于结构分析和优化设计[10-11].早在20世纪80年代，Morton[12]就针对砖石结构及随机系统鲁棒性展开了研究，并指出不能孤立地开展结构破坏分析，需考虑结构的鲁棒性和稳定性. Templeton 等[13]先后针对民居建筑的鲁棒性展开系列研究，如墙体的意外损伤，并提出了相关完善措施. López-Almansa等[14]对建筑结构施加主动缆索控制可行性和鲁棒性展开了理论分析和实验验证. Beeby[15]指出结构失效多是由于缺乏鲁棒性，并提出了鲁棒性量化措施.近年来，国际结构安全度联合委员会(JCSS)及欧盟科技合作项目(COST)先后就结构的鲁棒性展开了系列研究，Jen[16]指出鲁棒性是系统战略选择的适应性，高于稳定性；Faber[17]指出鲁棒性是决策分析的理论依据，并指出鲁棒性的概率分析十分必要；Baker等[18]指出鲁棒性反映了结构对外荷载作用的容许能力，指出系统鲁棒性是非直接风险占总风险的结果；Sørensen等[19]指出结构破坏时的严重后果及设计执行时的高效性使得结构鲁棒性至关重要. Fang等[1]将鲁棒性用来表征结构在发生破坏情况时维持其整体安全的能力,提出了将结构吸收的能量合计无量纲形式作为鲁棒性评价指标，并研究了结构失效后的能量输入和转化. Biondini和Ghosn等[20-21]研究了结构鲁棒性、冗余度和超静定性，提出了可用于提高结构冗余度与鲁棒性的相关措施及设计方法. Starossek[22]指出鲁棒性是阻止结构破坏的一种方式，并提出了结构抵抗非比例破坏的总体设计方法. Rominu等[23]指出结构在服役期内应具有足够的抗力、耐久性和鲁棒性. Starossek等[2]将鲁棒性定义为结构对局部失效的敏感性，并提出了基于刚度、损伤或能量方法的简化公式.目前，结构的鲁棒性已进入定量研究和结构性能分析评定阶段. Ghosn和Biondini等[24-27]先后研究了劣化混凝土结构的时变鲁棒性，提出了表征结构剩余承载能力的鲁棒性评价标准，研究了公路及劣化混凝土桥梁的冗余度和鲁棒性，后逐渐扩展到混凝土桥墩腐蚀后的全寿命鲁棒性及老龄结构的时变鲁棒性. 吕大刚等[3]经总结指出，目前结构鲁棒性的定量研究主要是沿着结构属性和结构性能两方面展开，其中后者又包含了基于确定性结构性能的测度(如考虑冗余度的鲁棒性评价指标)、基于可靠度的概率测度以及基于风险的测度三大类指标. 结构鲁棒性分析的部分评价指标表达式如下所述.Fang和吕大刚等[1,3]基于结构的能量变化，令Eu、Er、Ed分别为结构临界破坏状态、结构极限状态破坏时的能量，以及结构达到屈服或设计目标临界状态时的能量，表征结构鲁棒性的能量指标为(1)Starossek等[2]令Es, k、Ei, j分别为结构构件破坏的能量限值及构件破坏产生的能量，表征结构的鲁棒性的能量指标为(2)叶列平等[28]令k0、ki分别为完好结构和构件破坏后的刚度矩阵，考虑结构荷载途径，表征结构鲁棒性的刚度矩阵指标为(3)高扬[29]令λ0、λi分别为完好结构和破坏发生后的承载能力系数，考虑结构构件的重要性系数，表征结构鲁棒性的承载能力系数指标为(4)1.2 结构的冗余度研究与评价指标结构的冗余度(redundancy)早期常用于数学、社科领域，用来表征信源信息率的多余程度[30-31]. Wilderd和Foulkes[32-33]较早研究了含有冗余杆件的桁架结构以及基于结构自重作用的框架结构优化设计问题.早在20世纪80年代，Frangopol和Moses等[4,34]先后针对土木结构工程的冗余度和优化设计展开了大量研究，并与Biondini等[20]先后指出结构鲁棒性和冗余度有本质上的内在联系，后者与结构的材料、荷载和几何拓扑密切相关. Frangopol等[35-37]还先后对桥梁冗余度展开了系列研究，如冗余结构的可靠性灵敏度、冗余对结构可靠性的影响、桥梁冗余度评估等，并指出结构在荷载和意外状况下的安全性使结构的冗余度相关研究显得十分必要. Shea[38]指出冗余度表征了结构具有多道抗力路径的特性. Connor等[39]根据荷载再分配能力不同的表现形式，指出冗余度包括杆件构造冗余、与外部约束相关的结构冗余及考虑荷载途径的结构体系冗余. 于刚[40]指出冗余度包含了结构构件与结构体系的冗余度，前者是构件在特定荷载下的冗余安全储备，后者是构件失效后剩余结构对失效构件所释放荷载的再分配能力.近年来，结构的冗余度经历了快速发展和不断完善，一些相关规范及设计指南先后出台. Ghosn等[41-43]先后研究了桥梁上部、下部结构的冗余度，提出了考虑冗余度的桥梁上部、下部结构设计和荷载容许能力的分析方法，并编制了相关规范. 陈以一等[44]指出要求结构抵抗所有外部荷载是不经济的且很难实现，还讨论了冗余度的物理含义、结构材料和几何形式的影响，并给出了定性和定量分析方法及相关措施. Mertz[45]指出结构冗余度包括荷载路径冗余、结构及杆件构造冗余，研究了钢桥结构杆件冗余度和杆件失效，并提出了相关完善措施. 结构冗余度分析的部分评价指标表达式如下所述.Frangopol,Moses和Pandey等[4,34,46]及Faber等[47]，令Lintact为完好结构的承载力、Ldesign为结构的设计承载力、Ldamage为受损结构的承载力，表征结构冗余度的承载力指标为(5)式中：Rr1为结构储备冗余系数(储备强度比、超强系数)，Rr2、Rr3为结构剩余冗余系数(剩余影响系数、剩余或损伤强度比)，Rr4为结构强度冗余系数.于刚[40]令分别为结构荷载作用下构件i所存储应变能和所能存储最大应变能，令分别为结构体系完好时的应变能和结构体系在杆件i失效后的应变能，表征结构冗余度的应变能指标为(6)式中：为构件层面的冗余度，为结构体系的冗余度(结构体系应变能是各个构件应变能之和).Frangopol等[4]令Pf, d、Pr, 0分别为损伤结构和完好结构的失效概率，考虑结构体系的失效概率变化，表征结构冗余度的失效概率指标为(7)令β0、βd分别为损伤和完好结构的可靠指标，即采用可靠指标描述结构的可靠性，表征结构冗余度的可靠度指标为(8)1.3 结构的易损性研究与评价指标易损性(vulnerability)早期常用于生物、医学等领域[48]，用来表征系统的脆弱性. 此后易损性逐渐用于军事领域，如航空器颤振及弹片损伤影响[49-50]，用来分析结构的易损薄弱部件以及损伤性能评价.早在20世纪70年代，Greenspon[51]就指出结构的易损性取决于其保持正常服役所能承受的最大变形，即易损性表征结构的塑性变形和破坏. Shah[52]指出不同领域的易损性有不同含义，易损性意味着敏感性. Tassios[53]将结构易损性分析视为快速适用的整体评价技术，并给出了某结构的地震承载能力评估方法.近年来，英国学者先后就结构的易损性展开了系列研究，如Wu、Lu和Agarwal 等[54-56]将结构视为不同层级的环和簇，将其是否良好作为易损性度量方法，以识别结构最易损的部分，并指出如果由于结构的任何损伤导致/造成结构产生与损伤不成比例的后果，那么结构即是易损的；Agarwal等[56-57]指出易损性可用于大多数的结构分析，其目的是找出结构的薄弱连接，而非结构荷载作用下的响应理论；Hashimoto[58]较早提出了结构易损性分析的基本方法，并基于损伤场景展开了易损性量化研究；Yu[59]编制了结构易损性分析的工程应用计算程序；Lu等[55,60]提出了结构环概念来识别结构的基本组成，并对某三维结构展开了易损性分析；Pinto[61]研究了不同损伤场景作用下的易损性量化. 此外，Farrell等[62]还提出了目标易损性和防护预测的不确定性量化方法；Lind[63]提出了易损性和损伤容许限值的概率定义，并将损伤系统的易损性定义为失效概率与无损系统失效概率的比值. Blockley等[64]研究了结构的易损性、可靠性和风险性的相互关系.目前，国内外学者正研究将结构易损性分析用于结构健康监测及性能评估中. 于刚[40]指出结构易损性是对现有设计方法的补充，指出光靠安全储备及较高的可靠度不足以保证结构安全，还要使其具有较低的易损性. Sun等[65]指出易损性是结构性能对其局部损伤的敏感性，并提出了确定结构重点监测部件的易损性方法. Yan 等[66]采用塑性极限分析实现了某斜拉桥的易损性评估. Torbol等[67]采用结构振动性能长期监测数据形成的脆弱性曲线表征桥梁的易损性，以修正服役期内桥梁结构参数变化. Cao等[68]基于某大跨桥梁动力响应的数值模拟，实现了该桥在风荷载作用下的易损性评估. Lonetti等[69]分析了斜拉悬索桥发生损伤后的易损性和失效可能.Lind[5]令P(rd, s)、 P(r0, s)分别为结构在荷载S作用下的失效概率和完好结构的失效概率，将结构易损性定义为承受能力的倒数，表征结构易损性的失效概率指标为(9)Pinto等[6]令γ和Dγ分别为结构失效产生的后果和损伤相对需求，考虑完好结构和损伤结构的完整性以及结构的损伤需求，将结构易损性定义为结构失效产生后果与结构损伤相对需求的比值，表征结构易损性的失效和损伤相对需求指标为(10)式中：其中Q(S)、Q(S′)分别为完好结构和劣化结构的完整性，D、Dmax分别为结构损伤需求和最大损伤.Liu等[70]令C为结构破坏产生的后果、Dr为结构破坏的相对需求，考虑结构破坏路径，以应变能为评价指标，其本质还是结构的能力与需求的比值，表征结构易损性的破坏和需求指标为(11)由1.1节～1.3节可以看出，在结构工程领域，结构的鲁棒性、冗余度和易损性研究是源于不同时期、不同的研究领域，均可用来反映结构尤其是损伤结构对外力作用的抵抗能力；部分学者也采用结构的冗余度来分析结构的鲁棒性. 此外，现有的结构的鲁棒性、冗余度和易损性评价指标也大多采用类似的表达形式. 因此，结构的鲁棒性、冗余度和易损性既有不同特点，又相互关联、具有相通之处.2 结构的鲁棒性、冗余度和易损性本质含义、应变能评价指标及相互关系2.1 结构的鲁棒性、冗余度和易损性本质含义由式(1)～(11)可知，结构的鲁棒性、冗余度和易损性分析多采用相似的表达式，可记为(12)式中：R1、R2分别为结构的鲁棒性和冗余度(取相同英文打头字母)，V1为结构的易损性. R0、V0和Rp、Vp分别为结构性能的极限状态和荷载响应，表征结构性能的参数可以是刚度、应变能、承载力、失效概率等. 吕大刚等[3]指出R1本质是结构整体安全储备系数.由式(12)可知，结构鲁棒性、冗余度侧重表征结构在外荷载作用下的安全储备或剩余容许能力，而结构易损性通过结构外荷载作用与其极限状态的比例，更直观反映了结构在外荷载作用下损伤程度. 具体含义如下所述.外荷载作用下，相对结构的极限状态，结构外荷载作用越大，结构的安全储备或抵抗能力剩余就越小，所占极限状态的比例就越大，此时结构的鲁棒性、冗余度就越小，而结构的易损性就越大，即结构容易出现损伤. 当外荷载作用与结构的极限状态基本接近时，结构的安全储备或剩余抵抗能力最小，此时结构的鲁棒性、冗余度最小，而结构的易损性最大，即结构最容易出现损伤.2.2 结构的鲁棒性、冗余度和易损性应变能评价指标考虑到能量原理具有普遍适用性，本节以结构在外荷载作用下的应变能变化为例，令为结构及其构件在荷载作用下产生的应变能，UM为结构及其构件的极限弯曲应变能(UF为桁架杆件的极限拉压应变能)，对结构的鲁棒性、冗余度和易损性评价指标展开进一步分析.情况Ⅰ 用表达式为结构的鲁棒性和冗余度，用表达式为结构的易损性，其物理意义具体如下所述.对于给定结构(即已知极限状态UM，下同)，当基本为零，即外荷载作用产生的应变能无穷小、基本为零时，R11趋近于无穷大而V11等于零，此时结构具有较高的鲁棒性、冗余度以及较低的易损性，结构不易出现损伤. 此后，随着逐渐增大，即外荷载作用产生的应变能逐渐增大，R11逐渐减小而V11逐渐增大，此时结构的鲁棒性、冗余度逐渐减小，而易损性逐渐增大，结构出现损伤的可能逐渐增加. 当趋近于UM，即外荷载作用产生的应变能趋近于结构的极限应变能时，R11及V11均趋近于1，此时结构具有较低的鲁棒性、冗余度和较高的易损性，结构容易出现损伤.情况Ⅱ 用表达式表示结构的鲁棒性和冗余度，用表达式表示结构的易损性，其物理意义具体如下所述.对于给定结构，当基本为零，即外荷载产生的应变能无穷小、基本为零时，R12等于1而V12等于0，此时结构具有较高的鲁棒性、冗余度和较低的易损性，结构不易出现损伤. 此后，随着逐渐增大，即外荷载产生的应变能逐渐增大，R12逐渐减小而V12逐渐增大，此时结构的鲁棒性、冗余度逐渐减小，而易损性逐渐增大，结构出现损伤的可能逐渐增加. 当趋近于UM，即外荷载产生的应变能趋近于结构极限应变能时，R12趋近于0而V12趋近于1，此时结构具有较低的鲁棒性、冗余度和较高的易损性，结构易发生破坏.2.3 结构的鲁棒性、冗余度和易损性相互关系情况Ⅰ 由结构的鲁棒性、冗余度评价指标R11和结构的易损性评价指标V11可知，即结构的鲁棒性、冗余度与结构的易损性呈现反比例变化.针对含有多个杆件的桁架结构，令i为结构杆件编号，则当时，有当时，有当时，有由此可知，结构鲁棒性、冗余度与易损性呈线性反向变化；不同的杆件因为可能因为外荷载产生相同的应变能而具有相同的结构鲁棒性、冗余度和易损性.情况Ⅱ 由结构的鲁棒性、冗余度评价指标R12和结构的易损性评价指标V12可知，R12=1-V12，即结构的鲁棒性、冗余度与结构的易损性呈现反比例变化.针对含有多个杆件的桁架结构，令i为结构杆件编号，则当时，有当时，有当时，有由此可知，结构鲁棒性、冗余度与易损性呈线性反向变化；不同的杆件因为可能因为外荷载产生相同的应变能而具有相同的结构鲁棒性、冗余度和易损性.由2.1节～2.3节可知，外荷载作用下，结构鲁棒性、冗余度和易损性均呈反比例变化；不同杆件可能因为产生相同的应变能而具有相同的结构鲁棒性、冗余度和易损性. 情况Ⅱ中的结构鲁棒性、冗余度和易损性表达式，因具有相同的取值区间而易于对比分析，可用来进一步分析或评价结构尤其是损伤结构抵抗外力作用的能力，据此找出并补强结构抗力薄弱部位，进而降低结构损伤甚至安全事故所造成的损失.3 结构的鲁棒性、冗余度和易损性基本影响因素由力学知识可知，等截面曲梁微元段dx在力矩M(x)作用下的近似挠曲线方程及弯曲应变能，其表达式可记为M(x)=EIω″(x)，(13)(14)式中：M(x)、θ、E、I、ω(x)分别为微元段曲梁的力矩、转角、弹模、抗弯惯性矩及竖向位移. 令l为梁长度，U为梁在力矩M(x)作用下产生的弯曲应变能，则通过积分可求梁长l的弯曲应变能，其表达式可记为(15)令R为结构的鲁棒性和冗余度(下同)，由2.1节情况II中结构的鲁棒性和冗余度表达式(R12=(R0-Rp)/R0)及式(13)～(15)可知，结构的鲁棒性和冗余度表达式可记为(16)由力学分析求得结构在荷载作用下的位移函数，代入上式即可求得结构的鲁棒性、冗余度(可同理求得结构的易损性表达式). 考虑到结构的鲁棒性、冗余度和易损性呈反比例变化，本节仅以单梁不同约束以及桁架梁为例，给出结构的鲁棒性、冗余度影响因素分析结果，也可据此反推对结构易损性的影响.3.1 杆件强度此处以简单的矩形截面梁为例，令σs为材料的屈服强度、b为截面宽度、h为截面高度、Ms为梁屈服弯矩(Ms=σsbh2/6)，由式(13)～式(16)可知，结构的鲁棒性和冗余度表达式可记为(17)将屈服弯矩Ms代入式(17)，并令M2(x)dx等于数值C0可知，结构的鲁棒性和冗余度表达式可记为(18)由式(18)可知，增加材料屈服强度、截面的长度或宽度，尤其是高度均可以增大结构的鲁棒性/冗余度，即降低结构的易损性.3.2 杆端约束3.2.1 单梁结构为分析同一荷载作用下不同梁端约束对结构鲁棒性、冗余度的影响，以单一的悬臂梁、两端固定梁及简支梁为例，分别计算不同梁在跨中截面集中力作用下的结构鲁棒性、冗余度变化，如图1所示，R0=1表示结构初始时的鲁棒性、冗余度(荷载无穷小、基本为零).由图1可知，单梁跨中截面在集中荷载作用时，结构的鲁棒性和冗余度沿着约束端至跨中方向逐渐减小；两端固定梁的鲁棒性和冗余度变化较小，简支梁居中，悬臂梁的鲁棒性和冗余度变化较大；两端固定梁和简支梁的鲁棒性和冗余度沿跨中截面对称变化，悬臂梁无荷载作用区域的鲁棒性和冗余度保持不变.图1 两端固定梁、简支梁及悬臂梁在外荷载作用下的结构鲁棒性和冗余度Fig.1 Structural robustness and redundancy of the simply supported beam, the cantilever beam, and the ends fixed beam subjected to the external load effect3.2.2 桁架结构以三角桁架(图2)为例，令结构杆件分别取相同的长度l、横截面面积A以及弹性模梁E，外荷载为P，杆件极限拉压应变能和弯曲应变能分别为U1、U2，分析铰接和刚性连接对结构的鲁棒性和冗余度的影响.(a) 铰链 (b) 刚性连接图2 三角桁架不同约束及外荷载示意Fig.2 Triangle truss with the different constraint subjected to the external load effect分别计算节点3铰接(图2(a))和刚性连接(图2(b))作用下的结构支反力及各杆件轴力和应变能，其中节点1水平反力均为零，节点1、2竖向反力均为杆件13、23的轴力均为杆件12的轴力均为则杆件13、23的轴向应变能均为杆件12的轴向应变能均为此外，受节点3刚性连接影响(图2(b))，杆件13、23还会出现弯矩变化，此时杆件13、23的弯曲应变能为令与为不同约束时杆件i的鲁棒性和冗余度，将各杆件在外荷载作用下产生的应变能代入2.1节情况II中结构的鲁棒性和冗余度表达式(R12)，可知不同杆件的结构的鲁棒性和冗余度，其表达式可记为(19)(20)(21)由式(19)～(21)可知，同一荷载作用下，杆件12端部均为铰接约束，其结构的鲁棒性和冗余度相等；杆件13和23在端部铰接和一端铰接一端固定约束时，其结构鲁棒性和冗余度有较大差异，后者明显小于前者.3.3 荷载路径以桁架梁为例(图3)，结构各杆件仍然取相同的长度l、横截面面积A、弹性模梁E，外荷载分别为P1、P2及P3且P1=P2=P3=P0，极限轴向力为F，极限应变能为U0，分析不同外荷载作用下结构的鲁棒性和冗余度变化.图3 桁架梁及其外荷载示意Fig.3 Truss girder subjected to the external load effect分别计算不同外荷载作用下结构的支反力及各杆件轴力、应变能，并参考第2.1节情况(II)中结构的鲁棒性和冗余度表达式(R12)，计算各杆件的结构鲁棒性和冗余度如下，其中及为杆件i在荷载P1、P2及P3作用下的鲁棒性和冗余度.3.3.1 荷载P1单独作用下的结构鲁棒性和冗余度。

道路桥梁的常见结构病害与加固技术应用分析道路桥梁是连接城市和乡村、促进社会发展的重要交通设施。

随着时间的推移，道路桥梁的结构受到自然力和车辆荷载的影响，容易出现各种病害。

为保障道路桥梁的安全和可靠运行，加固技术应用成为一项关键工作。

本文将对道路桥梁的常见结构病害进行分析，并介绍常见的加固技术应用。

一、常见结构病害1. 裂缝裂缝是道路桥梁中常见的结构病害，其产生原因主要包括荷载变化、温度变化、沉降、构件接缝等多种因素。

裂缝的类型多种多样，包括表面裂缝、混凝土开裂、横向裂缝等。

裂缝的存在会降低结构的承载能力，引发严重的安全隐患。

2. 钢筋锈蚀道路桥梁中使用的钢筋长期受到潮湿环境和外界气体的侵蚀，容易发生锈蚀。

钢筋锈蚀会引起混凝土覆盖层脱落，降低构件的承载能力和耐久性。

3. 压剪构件开裂压剪构件是桥梁结构中常见的承载构件，长期受到荷载作用和温度变化的影响。

在弯剪作用下，压剪构件容易出现开裂，影响结构的稳定性和安全性。

4. 梁体变形由于外部荷载和内部应力的作用，道路桥梁的梁体可能会发生变形，包括挠曲、偏转、扭转等。

梁体变形会影响结构的稳定性，降低桥梁的承载能力和使用寿命。

二、加固技术应用1. 粘结加固技术粘结加固技术是采用高强度玻璃纤维布、碳纤维布等材料对桥梁构件进行粘结加固，提高构件的承载能力和耐久性。

该技术具有施工方便、成本低、效果显著等优点，已广泛应用于桥梁的裂缝修复、钢筋锈蚀修复、梁体变形修复等方面。

2. 预应力加固技术预应力加固技术是通过预应力束对桥梁构件进行加固，提高构件的受力性能和承载能力。

该技术适用于对压剪构件开裂、梁体变形等结构病害进行修复和加固，具有施工周期短、效果好等优点。

3. 桥梁整治技术桥梁整治技术是通过对桥梁结构进行整体修缮和加固，提高桥梁的使用寿命和安全性。

该技术包括对桥面铺装、桥梁防护栏、桥梁支座等部位进行修复和加固，保障桥梁的平稳通行和安全运行。

4. 新型材料应用新型环保材料的应用对桥梁结构的加固和修复起到了重要作用。