当前信息有限性和未来服役期信息未确知性等客观条件，使既有钢筋混凝土（RC）桥梁时变可靠性研究过程存在很多不确定性。本项目将这些不确定性归结为模糊性和随机性，针对既有RC桥梁时变可靠性问题，取得成果如下：（1）分析了锈蚀初始时间、锈胀开裂时间以及锈胀开裂至界限宽度时间的不确定性特征，将氯盐导致的钢筋锈蚀划分为二阶段三个特征时刻，研究了不确定因素影响下的锈胀开裂损伤问题，建立了钢筋混凝土构件生命周期内锈蚀损伤风险概率模型，讨论了锈胀损伤影响参数的敏感性。（2）建立了模糊随机信息条件下钢筋锈蚀率预测模型，分析了锈蚀率模糊随机时变概率特征，得到了不同时刻锈蚀率截口概率分布形式，对比了均匀锈蚀和局部锈蚀下钢筋截面积均值和标准差变化的异同；综合考虑均匀锈蚀、局部锈蚀及其影响因素的不确定性，以Bayes理论为基础，利用桥梁检测数据来实现锈蚀率物理模型选择及其参数的更新，提出了钢筋锈蚀率动态演进分析方法，并结合一座既有实桥对理论结果进行了验证。（3）分别建立了HPB235和HRB335两种桥梁常用钢筋的质量锈蚀率、截面锈蚀率与屈服荷载、极限抗拉荷载、屈服强度和极限抗拉强度间的关系，基于锈蚀钢筋拉伸试验，对比了锈蚀率对不同类型钢筋屈服强度、极限抗拉强度和屈服荷载和极限抗拉荷载的影响；回归了快速锈蚀与自然锈蚀下钢筋质量锈蚀率与屈服荷载和极限抗拉荷载的关系。（4）构建了模糊及随机信息条件下钢筋混凝土桥梁构件抗力演化特征分析框架，揭示了锈蚀导致粘结性能退化对构件承载力的影响，分析了服役期钢筋锈蚀发展和强度退化的模糊概率特征，得到了抗力均值和标准差时变特点和截口分布类型；考虑锈蚀钢筋失效模式、锈蚀引起钢筋截面积和强度、粘结退化等的不确定性影响，提出了基于钢筋混凝土桥梁当前服役状况的构件抗力更新方法，并通过实桥构件实验进行了验证。（5）提出了既有钢筋混凝土桥梁模糊随机时变可靠性分析方法，将检测结果与专家经验相结合，通过隶属函数反映小样本检测数据的模糊特征，进而将模糊变量变换为当量随机变量，提出了小样本数据下既有RC桥梁可靠性评估方法；考虑抗力模糊随机时变特性，以及车辆荷载的影响，提出了模糊随机时变可靠性分析方法，分析了时变可靠指标对抗力各参数的敏感性，明确了既有RC桥梁服役期重点检测指标。这些研究成果为既有RC桥梁可靠性评定、剩余寿命预测和维修决策提供科学依据。

当前信息有限性和未来服役期信息未确知性等客观条件，使既有钢筋混凝土（RC）桥梁时变可靠性研究过程存在很多不确定性。这些不确定性主要包括模糊性和随机性。本项目创新在于有效地利用桥梁检测信息，考虑信息的模糊性及随机性，针对后继服役期，研究后验条件下既有RC桥梁时变可靠性相关问题。主要研究内容包括：分析锈蚀初始时间、保护层开裂时间及锈胀至允许宽度时间的模糊概率特征，建立锈蚀率先验时变概率模型，进一步融入桥梁检测信息，基于Bayes方法更新模型，建立锈蚀率后验模糊随机时变概率模型；考虑锈蚀引起粘结退化和锈胀开裂，提出受弯构件抗力计算方法，进而建立验证荷载下构件抗力后验模糊随机时变概率模型；在此基础上，提出后继服役期既有RC桥梁模糊随机时变可靠性分析方法，明确时变可靠指标对各参数不确定性强弱的敏感性。从而为量大面广的既有RC桥梁可靠性评定、剩余寿命预测和维修决策提供科学依据。

本课题以我国近海在役桥梁全寿命周期内面临的耐久性损伤及地震安全问题为背景，以RC桥梁为研究对象，通过近海腐蚀环境的模拟，考虑混凝土碳化与氯离子侵蚀的耦合作用，分析桥梁时变耐久性损伤对其抗震性能的影响，提取定量表征近海RC桥梁抗震性能演化的序参量，研究服役年限及近海环境作用与宏观抗震性能的逻辑关联，分析近海在役RC桥梁的时变地震易损性。创新点主要在于建立近海桥梁耐久性损伤RC材料力学性能时变模型；确定近海在役桥梁耐久性损伤分析边界条件，研究近海桥梁全寿命周期内抗震性能演化过程及时变规律；建立全寿命周期内近海RC桥梁在主余震及多次地震作用下的时变地震易损性模型。最后以某在役近海长联RC桥梁为例，根据服役年限及耐久性损伤，构造主余震及多次地震序列，研究不同服役阶段桥梁时变地震易损性及其鲁棒性的强弱，从而为全寿命周期内近海在役桥梁地震风险评估提供理论依据。

随着我国经济快速发展，近海交通运输建设规模不断扩大，近海桥梁数量不断增多。对于近海桥梁，全寿命周期内更为突出的问题是其处于海腐蚀环境的同时又在地震多发带。本课题以我国近海在役桥梁全寿命周期内面临的耐久性损伤及地震安全问题为背景，以钢筋混凝土桥梁为对象，研究了近海耐久性损伤桥梁时变易损性。本项目基于不同荷载模式下锈蚀钢筋力学性能试验，分析了单调拉伸荷载、低周反复荷载作用下锈蚀钢筋的力学性能，对锈蚀钢筋力学性能在不同荷载模式下退化程度进行了对比研究，并给出了锈蚀钢筋力学性能退化计算模型。通过碳化混凝土棱柱体试件单调及反复荷载试验，得到各试件应力应变曲线及骨架曲线，考虑到碳化混凝土构件的截面尺寸效应，从混凝土碳化率的角度对比分析了单调及反复荷载下碳化对试件力学性能的影响，并给出了碳化混凝土力学性能退化计算模型。建立近海桥梁精细化有限元模型，通过的锈蚀钢筋混凝土桥墩试件抗震性能试验验证有限元模型的有效性，分析了不同服役期内桥墩抗震性能的演化过程。考虑混凝土碳化与氯离子侵蚀的耦合作用，通过模拟近海腐蚀环境，进行了近海环境下钢筋混凝土材料力学性能的退化过程的时变性分析。确定近海在役桥梁耐久性损伤分析边界条件，考虑桥梁全寿命周期内地震作用的时变性，采用时变地震易损性分析方法研究了近海桥梁全寿命周期内抗震性能演化过程及时变规律。建立了全寿命周期内近海RC桥梁在主余震及多次地震作用下的时变地震易损性模型，根据服役年限及耐久性损伤，构造主余震及多次地震序列，研究不同服役阶段桥梁时变地震易损性。基于理论易损性、可靠度理论以及构件的概念移除法提出了一种适用于全寿命周期内算例桥型的抗倒塌分析方法, 并进行了基于时变易损性的近海桥梁主余震作用下的鲁棒性分析,从而为全寿命周期内近海在役桥梁地震风险评估提供理论依据。 2100433B

针对当前在役桥梁可靠度计算往往不能符合实际的问题，本项目采用基于不确定性模型的贝叶斯（Bayes）方法，并结合马尔可夫蒙特卡罗抽样，对桥梁的结构参数特性进行实时识别和信息更新；引入模糊随机变量的概念，采用Kriging模型，提出平均最大改进算法以保证响应模拟效率，同时采用自适应蒙特卡罗区间优化算法，提高区间计算效率；通过自适应迭代策略，将模糊分析嵌套于随机分析，提出基于鞍点模拟的模糊性和随机性统一分析法。以九江斜拉桥为工程背景，利用已成功应用于九江斜拉桥状态监测的基于Imote2无线传感器技术的桥梁智能监测系统得到观测信息，完成对九江斜拉桥的模糊随机可靠度分析，继而形成一套适用于在役桥梁安全可靠度计算评估的有效理论方法。