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第二章文献综述
2.1与桥梁有关的问题
当暴露于严酷的环境中时，桥梁面临着许多潜在的问题,环境因素和要求的车辆负载。 很多时候，问题出现在多年之后,环境恶化如冻融循环，应用等造成的持续磨损,除冰剂，苛刻的盐水大气条件，过度的车辆负荷和附加费用,交通量都与最初设计时考虑的不同。 其他时间的问题在未预料到的影响发生或地震发生时突然出现并没有发出警告。然而，还有其他领域存在潜在问题，例如最初设计中的缺陷不符合预期负荷的要求，施工未执行的问题妥善处理，以符合设计要求或材料不符合设计要求。由于这些和其他原因，桥梁可能会经历意外缩短的寿命。接下来是几个设计问题不充分的例子。
2.1.1设计问题
2007年8月1日，明尼苏达州明尼阿波利斯的I-35W大桥倒塌后，郝（2010）对原始设计进行了分析。 使用施工图3开发了三维有限元模型来评估所有的应力幅度坍塌时的桁架元素。 分析表明，角撑板厚度在连接到主桁架的地板构件的几个位置设计不合适而单单预期的服务负荷水平就足以让差不多这样的收益扣板。 他还解释说，NTSB已经披露了“一维”的原始方法模型“用来分析桁架没有考虑到从部队的影响对角桁架构件导致不充分的角撑板设计。
2.1.2环境问题
其他问题还包括寒冷天气地区出现的恶化问题。 2010年Kim和Yoon讨论了目前整个美国北达科他州使用的桥梁的性能。 在他们的研究中，他们使用了GIS，地理信息系统，以及多个回归来确定北部5,289座桥梁正在恶化的主要原因。 他们的研究利用了NBI，National Bridge Inventory，从2006年到2007年检查的桥梁数据库，并评估了桥梁的物理，环境和材料因素可能与桥梁有关。 他们的结果强调日常维护和快速修复以及损坏的体积交通和建成年份显着影响结构恶化发生的程度。他们的工作主要关注的是桁架桥可能会固有下降适用于寒冷天气地区的应用。
2.2桁架分类
评估桁架桥能力的一个重要指标是对桁架桥的分类桁架。已经商定的两个主要桁架分类包括光或桁架重型桁架。轻型和重型桁架之间的区别由类型定义构成桁架的成员以及用于保护另一个成员的连接方式。 Nagavi和Aktan（2003）确定轻型班级桁架由引脚组成实心杆受拉构件和用于压缩构件的小卷形状。在沉重的地方班级桁架压缩和张力成员都是使用轧制形状和所有的连接都使用铆钉扣板制成。 Nagavi和Aktan使用了重桁架分类来识别用于分析非线性行为的桁架类型。在这他们使用退役失败的重型钢桁架桥来加载。桥10使用非线性建模程序建模，然后使用灵敏度进行评估从中分析桥梁的最佳表现与实验相比较结果。他们的结果得出结论，重型桁架有能力保持冗余即使在多桁架构件出现初始屈服后也是如此。
同样，Frangopol和Curley（1987）确定了桥梁的类型桁架的冗余水平，援引Csagoly和Jaeger（1979）的话说，桥梁有通常难以识别的各种替代负载路径。 这里Frangopol和Curley“最薄弱环节”的结构在故障发生前具有单一的负载路径因为“故障安全”结构有能力将负载重新分配给其他负载路径有效地提高系统冗余水平。 他们的方法侧重于使用一个分析方法来检查损害和系统冗余对此的影响桁架结构体系的整体可靠性。
2.3 FRP的应用
自那时以来，纤维增强聚合物（FRP）的使用经历了显着的增长20世纪80年代初，FRP每年进行新的应用研究。 这个事实导致更多商业生产材料的机会降低材料成本并提高了大规模项目使用材料的成本效益。 几个评论目前的FRP应用程序的应用程序。
Bakis等人（2002）对FRP在施工中的用途进行了总结性回顾应用。 目前的民用应用清单包括内部和外部强化，结构形状，桥面甲板的类型以及建议的标准/代码。 这些评论部分包括考虑历史，当前的艺术状况和挑战尚未克服。 他们指出，尽管这些材料自从那时起就已经存在,1940年以前它在土木结构中的用途以前是有限的。 这是因为这个事实,建筑行业对其新兴材料的应用以及相关保护措施相当保守,之前与其生产相关的较高价格标签。 接受FRP随着许多新应用的出现，民用建筑项目的材料正在增加.为了FRP的出现以及广泛的材料测试记录和定义的历史记录材料属性的知识基础。
Ten等人（2003）回顾了加强钢筋混凝土的现状,使用FRP材料的结构。他们检查了弯曲和剪切强化的影响有梁和平板。对于这些情况下的失效模式进行了系统的强度检查和考虑。同样，他们调查了基于失效模式，轴向应力 - 应变行为和地震响应的结构的加强混凝土的效果。他们工作的主要焦点是基于发展理性模型,国家和国际组织可以用它来制定针对该标准的守则和指导方针,如玻璃钢在混凝土施工项目中的应用。除了Ten等人的研究外，用于识别玻璃钢应用的现状，由Kim和Heffernan（2008）开展工作，研究了纤维增强聚合物片材外部粘合的疲劳特性混凝土梁。在他们的研究中包括与疲劳相关的疲劳寿命的影响施加的载荷范围，玻璃钢和混凝土界面处的粘结性能以及损坏的影响积聚，裂纹的扩展，尺寸的影响，构件的残余强度,梁的失效模式等。他们还专注于总结当前的文献,如代码和设计指南适用于这种类型的FRP应用。
Hollaway和Cadei（2002）总结了康复治疗康复技术的现状,采用先进的聚合物复合材料（APC#39;s）的金属结构。主要关注的是围绕APC粘合到金属表面的问题。同样的原则适用于当将板粘合到混凝土结构时将板粘合到金属结构时。但是，用于金属结构的粘合剂会产生更难以克服的问题。最多结合APC的常见用途包括短期改造和长期修复桥梁和结构建筑物。几年后，在2006年，赵和张审查了目前的钢结构FRP加固技术。他们表示可以选择用纤维增强聚合物对钢结构进行改造,经历了显着的增长，正在成为现有钢结构修复相当有吸引力的方法。他们的首要的工作重点是玻璃钢与钢的粘合行为，以及加固方法空心钢截面以及基于疲劳载荷的FRP钢中的裂纹扩展。他们还确定未来的研究需求包括债券滑移之间的关系使用CFRP加强构件的稳定性和疲劳裂纹的建模。
Kim和Harries（2012）研究了碳纤维带材修复缺口的应用钢梁。他们分析了缺口梁的弯曲特性以及粘结滑移在CFRP-钢的界面处的行为以及切口区域周围的局部塑性。他们的结论是，应用碳纤维带减少了周围的应力和塑性而粘合剂的硬度影响局部粘合性能，但不影响粘合剂的性能会员的整体行为。在Kim和Harries（2010）的类似工作中，他们对此进行了调查CFRP复合材料对木梁抗弯强度的影响。这个调查利用实验数据来验证三维有限元模型。使用验证的模型参数研究扩展到考虑最多的正交各向异性特征工程实践中常用的木材品种。从结果他们确定了加强的梁可以承受更大的载荷并且具有增加的能量容量吸收未加强的同行。但是，梁的失败不是受CFRP材料性能的控制，而是受到木材物种的性质的影响。
Kim等人（2008年）对预应力混凝土桥梁进行了全面改造.长56米，由4个相等的连续14米长的跨度组成。大梁有了之前受到重卡交通的频繁影响而受损，所以对于这种情况使用预应力CFRP板选择改造梁。为了分析这种影响结构完整性的各个阶段对梁的弯曲行为有限制,元素模型已创建。被认为是由未损坏的几个阶段组成桥梁，损坏和修复的桥梁。评估利用了现有的桥牌代码.美国国家公路交通官员协会LRFD规范和加拿大公路桥梁设计规范。根据这些代码很好地预测活载对外梁产生影响。然而，对内部大梁的影响是由设计规范低估导致建议进行细化分析需要改装这种类型的桥。
MacDougall等人（2010年）应用了碳纤维增强聚合物（CFRP）用于改造混凝土停车场结构中的后张无粘结筋。该现有的钢筋已经腐蚀并且失去了结构在其运行所需的强度所需的容量。 通过设计CFRP筋的安装来取代现有的CFRP筋停放结构的容量恢复了。 由于钢筋取而代之的是最先进的FRP材料，改造不易受电化学影响腐蚀，它比钢的松弛度小，并提供与钢相似的强度。 到了最好的作者知识，这是第一次这种类型的复古。 虽然这种情况导致在锚固损失高达60％的情况下，确定通过改变锚固设计，损失可以减少到可接受的1-9％。
2.4后张方法
用于增加桁架系统强度的方法可能会带来内在的不同挑战比加强横梁和立柱所需的挑战更大。 除了要求为了加强桁架系统的部件，经常需要提高水平的系统冗余，尤其是在已经退化到某一点的较旧结构中适用性级别低于要求的级别。 从这个需要，应用后张系统已受到关注。 因此，这方面的研究工作受到了限制很大程度上，经历大多数理论研究的应用程序与记录实验测试甚至更受限制。
Ayyub等（1990）着重使用分析方法来研究理论应用内部或外部后张力腱。他们的工作审查了在桁架轮廓内的各种肌腱悬垂构型的效果。目的是找到一个成本效益的过程，既加强个别桁架成员和增加冗余性和可靠性，以满足日益增长的交通负荷的需求和卷。考虑后张力对a的影响静定式桁架与静态不确定桁架。他们发现的就是这种用途在一个确定的桁架上的内部腱降低了仅在受拉构件上的应力肌腱与个体成员一致，并且肌腱与成员不一致该方法不是很有效。而对于不确定的桁架使用内部布局仅导致受拉构件的应力减小，并且导致外部布局压缩紧张局势得到加强。从他们的结果他们得出的结论是后张方法对提高耐疲劳性，弹性范围，冗余度是有效的和桁架系统的可靠性。所有这一切，它有效地减少了成员应变和整体桁架偏转。这个结果是他们希望能够实现的，因为它提供了一个通过相对具有成本效益的改造延长了桥梁的使用寿命。
为扩大Ayyub等人（1990），Han和Park（2005）所做的工作，进行了各种类型的后张拉肌腱取向的参数研究加强桁架桥。 他们专注于使用直的或垂直的腱轮廓并检查了桁架类型，腱轮廓，腱偏心率和腱力的影响具有桁架的能力。 他们确定桁架的允许载荷是直接的与肌腱的后张力和偏心程度有关。 与Ayyub等人相似（1990），他们的结论是桁架的弹性范围和冗余度增加了而桁架的挠度和构件应变减少导致负载增加桥的容量。
进一步调查后张力筋设计标准钢结构桥梁中的成员由Albrecht和Lenwari（2008）完成。 他们的讨论考虑了肌腱横截面积和后张力所需的设计标准防止肌腱屈服，构件屈曲，构件断裂和构件屈服。 他们的设计考虑了两种加强方法。 第一次使用后张力筋减少构件应变并控制疲劳裂纹扩展。 第二种方法提供了在超载现有成员的情况下作为可用备份的肌腱。
第三章局部损伤对钢的行为的影响桁架桥
3.1摘要
本章介绍了钢桁架桥的性能受到局部损害。进行了一个有十六种伤害情景的实验方案研究受损桁架系统的行为。一个三维数值模型是开发来预测测试结果。受损的桁架的静态和动态响应是与对照组相比。该研究的焦点是使用损伤进行损伤量化指数，载荷等级，应变能变化，模态分析和基于a的结构安全性简单可靠性理论。桁架桥的服务性能受到重大影响局部损伤及其承载能力呈指数下降并呈上升趋势损伤指数。高模式形状如第四模式可用于诊断局部损伤桁架系统。使用挠度特性得出的全球安全指数是一个指标间接检测系统中是否存在局部损坏。压力之间的重新分配发现构成桁架的成员是微不足道的，除了那些相邻的损害。需要开发一种修复方法，以解决损坏的全球冗余问题桁架桥被突出显示。
3.2引言
桥梁基础设施的恶化是全世界关注的重要问题。根据美国土木工程师学会（ASCE 2010），美国桥梁的平均年龄为43岁，截至2010年，总体评分为C级。相应地，全国超过25％的桥梁被归类为结构不足或功能过时。按这两种类别之一分类的桥梁不按其要求的容量运行需要限制公众使用该桥的限制。政府机构花费为及时维护和恢复重大支出以解决这些问题。在很多情况下，桥梁不足可归因于老化，环境破坏较高桥梁实现的需求和负载水平高于最初设计的水平，使用中的防冻剂量增加以及最初设计中的缺陷。除了很多不符合当前标准的桥梁，I-35崩溃等灾难性桥梁故障事件在明尼阿波利斯，明尼苏达州，已产生了更多的关注与相关问题的关注现有的桥梁。郝（2010）报道，I-35W桥由于过度而崩溃压力积聚在当地成员：角撑板设计厚度和构件不足侧壁厚度不足以支撑服务负载。
已经做出努力研究构建的桁架桥的行为。 Lenett等人（2001）对俄亥俄州Ironton和俄亥俄州之间的三跨桁架桥进行了检查项目Rusell，肯塔基州。目视检查现有和修复的桁架构件的状态。当受到已知的卡车载荷时，监测选定部件的应变响应。检查数据为桥梁的评级和张贴提供了至关重要的信息。 Azizinamini（2002）使用退役桁架桥进行了全面负载测试。载重实验确定桥梁的承载能力并观察失效模式。本地斜拉杆的失效引发了桁架系统的突然失效。它是强调应注意老龄桁架中受拉构件的局部行为桥梁。 Alampalli和Kunin（2003）研究了甲板和桁架系统之间的相互作用一座修复了50年的旧桥。使用了几辆与重型卡车的装载组合衡量桥梁的反应。测试结果表明桥面的响应受到桁架会员的当地行为的影响。 Hickey等人 （2009）测试了一座260米的桁架这座桥位于弗吉尼亚州普拉斯基和希尔斯维尔之间，使用两辆25吨卡车。变形和测量菌株。开发了一个数字模型来预测测试数据。包括调查结果桥梁的反应以地板梁和桁条为特征，以及当地的失败桁架会员是一个重要的考虑因素。
从结构冗余的角度来看，更具体到桁架桥梁，弗朗哥波尔和弗朗索瓦Curley（1987）发现桁架桥通常被分类为多重载荷路径（故障安全结构）或单一载荷路径（最弱链接结构）。分类的类型取决于在结构能够在存在损坏时找到合适的替代载荷路径。被分类为最弱链接的结构缺乏系统冗余，因此当受到影响时破坏越来越容易失败。戈恩和摩西（1998）提出检查现有桁架桥梁冗余度的方法。几个极限状态是根据最终的，服务和损坏的配置来定义的。系统因素是建议评估结构
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