陳華鵬 劉維剛 江鈺 肖烽 朱澤文

摘要：針對(duì)混凝土橋梁服役性能退化分析與預(yù)防性維護(hù)這一熱點(diǎn)問題進(jìn)行了綜述。混凝土橋梁作為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，具有損傷因素多、材料劣化機(jī)理復(fù)雜以及服役性能評(píng)估難等特點(diǎn)，在環(huán)境與荷載等因素的共同作用下，鋼筋與混凝土材料特性發(fā)生劣化，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件承載力退化，最終影響橋梁整體結(jié)構(gòu)力學(xué)性能。從材料劣化機(jī)理分析、材料與結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化模擬、服役性能評(píng)估、剩余使用壽命預(yù)測(cè)以及預(yù)防性維護(hù)策略制定等方面對(duì)既有混凝土橋梁服役性能退化與預(yù)防性維護(hù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，同時(shí)對(duì)比分析了各研究模型和方法的優(yōu)勢(shì)與不足。然后，分別從既有混凝土橋梁材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)等層次著手，分析了橋梁材料微觀劣化特性，探討了橋梁構(gòu)件損傷機(jī)理與失效過程，明確了在役混凝土橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)性能宏觀退化規(guī)律。最后，基于對(duì)現(xiàn)有研究的分析與總結(jié)，指出了當(dāng)前混凝土橋梁服役性能退化與預(yù)防性維護(hù)中存在的問題，為后續(xù)研究提供了新的思路，為橋梁全壽命智能運(yùn)維管理提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：混凝土橋梁；性能退化；性能評(píng)估；預(yù)防性維護(hù)

中圖分類號(hào)：U448.33 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1005-0523（2024）02-0001-24

Review of Performance Deterioration and Preventive Maintenance

of In-service Concrete Bridges

Chen Huapeng1， Liu Weigang1，2， Jiang Yu1， Xiao Feng1， Zhu Zewen3

（1. School of Transportation Engineering， East China Jiaotong University， Nanchang 330013， China; 2. School of Architectural and Engineering， Xinyu University， Xinyu 338004， China; 3. Jiangxi Transportation Research Institute， Nanchang 330052， China）

Abstract： This paper reviews the hot research topic of the performance deterioration and preventive maintenance of in-service concrete bridges. As complicated structural systems， concrete bridges have characteristics of multiple causes of structural damage， complex degradation mechanisms of materials， and difficult assessment of the structural performance. Due to the combined action of the environmental and loading effects， the properties of steel reinforcement and concrete materials deteriorate， which leads to a decrease in the load-carrying capacity of the structural components and ultimately affects the structural performance of the whole concrete bridge. This paper discusses the performance deterioration and preventive maintenance of the in-service concrete bridges in many aspects， such as the material degradation mechanism， the simulations of the mechanical performance deterioration of materials and structures， the evaluations of service performance， the predictions of remaining service life， and the determination of preventive maintenance strategies. Meanwhile， the advantages and disadvantages of the proposed models and methods are compared and analyzed. Consequently， from different levels of materials， components and structures of the existing concrete bridges， it analyses the degradation characteristics of bridge materials at the meso-scale level， investigates the damage mechanisms and failure process of the bridge components， and further examines the deterioration laws of the mechanical performance of the in-service concrete bridges at macro-scale level. Finally， based on the analysis and review of the existing investigations， it proposes the current issues in the performance deterioration and preventive maintenance of the in-service concrete bridges， provides new frameworks for future research， and offers the scientific basis for the smart operation and maintenance management throughout the whole life cycle of bridges.

Key words： concrete bridges; performance deterioration; performance evaluation; preventive maintenance

Citation format： CHEN H P， LIU W G， JIANG Y， et al. Review of performance deterioration and preventive maintenance of in-service concrete bridges[J]. Journal of East China Jiaotong University， 2024， 41（2）： 001-024.

我國是橋梁大國，據(jù)統(tǒng)計(jì)截至2022年底，我國共有橋梁約112.52萬座，累計(jì)長度11.706萬公里，居世界首位[1]，其中近四十年修建的橋梁約占總量的80%，超過40萬座橋梁已經(jīng)服役20多年，需要進(jìn)行科學(xué)有效地維護(hù)管理。因此，我國橋梁正在由以“建設(shè)為主”轉(zhuǎn)向“建養(yǎng)并重”發(fā)展。

資料顯示，我國大量橋梁正在面臨老化和病害問題[2]。雖然按1972年及之后的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)修建的橋梁能夠基本滿足目前交通需求，但受制于服役環(huán)境的復(fù)雜性以及當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平和材料水平，既有橋梁普遍存在服役性能退化等問題，并進(jìn)一步出現(xiàn)承載力不足等狀況[3]。此外，隨著交通運(yùn)輸荷載加重、運(yùn)輸密度提高以及運(yùn)輸需求增加，許多橋梁面臨著超載和超設(shè)計(jì)壽命服役的問題[4]。

鑒于混凝土橋梁在交通運(yùn)輸中的關(guān)鍵作用以及其面臨的材料結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化問題，進(jìn)一步研究橋梁結(jié)構(gòu)的性能演化、預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的剩余壽命和制定最優(yōu)維護(hù)策略，是保障結(jié)構(gòu)安全、適用和耐久性的重要舉措[3]。本文系統(tǒng)闡述了既有混凝土橋梁的材料劣化機(jī)理分析、結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化模擬、服役性能評(píng)估、剩余使用壽命預(yù)測(cè)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)策略制定等方面的研究現(xiàn)狀，從材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)等層次著手，分析了混凝土橋梁服役性能退化規(guī)律與評(píng)估方法。此外，對(duì)在役橋梁的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化模擬和剩余使用壽命預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了分析和比較，指出了已有研究的不足，進(jìn)一步明確了未來的發(fā)展方向；圖1為本文的技術(shù)路線圖。

1 材料劣化機(jī)理

鋼筋混凝土橋梁主要損傷類型有混凝土開裂、混凝土老化、保護(hù)層剝落、鋼筋銹蝕、鋼筋疲勞和預(yù)應(yīng)力損失等。因此，混凝土性能退化應(yīng)重點(diǎn)考慮混凝土和鋼筋兩種主要材料的劣化機(jī)理。通過深入了解材料不同類型損傷的產(chǎn)生和發(fā)展，可為建立結(jié)構(gòu)性能退化模型提供理論依據(jù)，也是后續(xù)開展在不同環(huán)境和使用條件下的結(jié)構(gòu)可靠度、結(jié)構(gòu)剩余使用壽命預(yù)測(cè)的理論基礎(chǔ)。

1.1 混凝土劣化

引起混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷的直接原因可分為內(nèi)部原因和外部原因。內(nèi)部原因主要是混凝土自身的缺陷，如在混凝土內(nèi)部存在毛細(xì)孔隙以及微裂縫，為氧氣、水分與二氧化碳提供了場(chǎng)所，進(jìn)而為有害物質(zhì)向內(nèi)部擴(kuò)散侵蝕提供了便利。外部原因從作用機(jī)制看大致可以分為物理、化學(xué)和生物作用三大類[5]。

1.1.1 混凝土碳化

混凝土碳化是指環(huán)境中的CO2或某些酸性氣體與暴露在空氣中的混凝土表面接觸并且不斷向內(nèi)部擴(kuò)散，與混凝土中的堿性水化物（如CaO）發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣或其他物質(zhì)的多相物理化學(xué)過程[6]。隨著煤、石油、天然氣的消耗，排放到大氣中的CO2不斷增加，混凝土結(jié)構(gòu)的碳化問題顯著[7]。混凝土碳化會(huì)降低混凝土的堿度，造成鋼筋銹蝕，進(jìn)而引發(fā)混凝土保護(hù)層開裂以及鋼筋與混凝土之間粘結(jié)破壞等不良后果[8]。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)混凝土碳化問題進(jìn)行了深入的研究，研究表明混凝土的碳化情況與混凝土的材料種類、配合比、養(yǎng)護(hù)和使用環(huán)境等息息相關(guān)[3，6]，并且發(fā)現(xiàn)碳化深度與碳化時(shí)間的平方根成正比，表達(dá)為[D=kt]，式中D為碳化深度，t為碳化時(shí)間，k為碳化速度系數(shù)。

近年來，對(duì)混凝土碳化研究主要圍繞碳化影響因素、碳化性能以及碳化深度計(jì)算與預(yù)測(cè)等開展。碳化影響因素方面，元艷妃[9]研究了4種不同因素對(duì)珊瑚混凝土碳化深度的影響，研究發(fā)現(xiàn)珊瑚混凝土的碳化深度與水灰比、粉煤灰內(nèi)摻量成正比，與水泥用量成反比，且在任一情況下碳化深度均隨碳化齡期延長而增大。但該研究僅從材料角度出發(fā)未考慮到環(huán)境因素的影響。Liu等[10]研究了溫度、相對(duì)濕度、CO2濃度與混凝土碳化深度之間的關(guān)系，結(jié)果表明：溫度、相對(duì)濕度、CO2濃度對(duì)混凝土碳化深度的影響顯著，混凝土碳化深度與溫度、CO2濃度和相對(duì)濕度分別呈指數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)和多項(xiàng)式函數(shù)關(guān)系。蔣建華等[11]從施工養(yǎng)護(hù)方面研究了再生混凝土的抗碳化性能，發(fā)現(xiàn)在其他條件不變的情況下，使用養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的混凝土試塊碳化深度最小，灑水養(yǎng)護(hù)和覆膜養(yǎng)護(hù)下試塊的碳化深度依次增大。

關(guān)于混凝土的碳化性能，王柳南等[12]用試驗(yàn)方法從宏觀上研究了水灰比、水泥用量和石粉摻量對(duì)機(jī)制砂混凝土抗碳化性能的影響，發(fā)現(xiàn)機(jī)制砂混凝土的碳化深度與水灰比呈正相關(guān)關(guān)系，與水泥用量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。張淑云等[13]通過建立摻機(jī)制砂量的自密實(shí)輕骨料混凝土碳化深度預(yù)測(cè)模型，從宏觀和微觀兩個(gè)層面探究機(jī)制砂摻量對(duì)自密實(shí)輕骨料混凝土碳化性能的影響及其變化規(guī)律。然而，以上研究忽略了混凝土在實(shí)際受荷下產(chǎn)生應(yīng)力損傷的情況。為解決該問題，Shi等[14]利用數(shù)值模擬方法，研究了應(yīng)力損傷與碳化對(duì)三相細(xì)觀混凝土碳化深度的耦合效應(yīng)。Pan等[15]從微觀角度分析了初始損傷程度和外加劑摻量對(duì)噴射混凝土碳化性能的影響機(jī)理。

在以往的研究中，通常采用影響因素與碳化深度之間的隱式投影關(guān)系對(duì)碳化深度進(jìn)行預(yù)測(cè)，采用的模型主要分為統(tǒng)計(jì)和理論兩大類[16]。但混凝土碳化的內(nèi)在機(jī)制復(fù)雜，影響因素繁多，這為碳化深度的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)帶來了較大困難。近年來，機(jī)器學(xué)習(xí)因其出色的預(yù)測(cè)能力成為處理復(fù)雜非線性問題最佳工具之一。Liu等[17]利用混合群智能算法的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型開展了再生骨料混凝土碳化深度的預(yù)測(cè)。Chen等[18]開發(fā)了一種基于加權(quán)函數(shù)的混合機(jī)器學(xué)習(xí)方法來預(yù)測(cè)混凝土碳化深度。Nunez與Nehdi[19]提出了梯度增強(qiáng)回歸樹模型來確定再生骨料混凝土的碳化深度，并基于713條試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)所提模型能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)不同粒徑再生骨料混凝土的碳化深度，優(yōu)于現(xiàn)有的數(shù)學(xué)公式模型。

盡管混凝土碳化影響因素、機(jī)理和深度預(yù)測(cè)模型等研究已取得了顯著的進(jìn)展，但基于碳化機(jī)理和試驗(yàn)研究的平均碳化深度預(yù)測(cè)模型在實(shí)際工程中碳化深度還存在偏差，只有開展不同環(huán)境下的混凝土構(gòu)件長期暴露性試驗(yàn)研究才更接近工程實(shí)際。此外，針對(duì)碳化后混凝土力學(xué)性能的研究還有待進(jìn)一步深入，如碳化混凝土本構(gòu)關(guān)系、碳化混凝土構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能等。

1.1.2 混凝土凍融破壞

混凝土的凍融破壞主要發(fā)生在嚴(yán)寒地區(qū)，其機(jī)理是混凝土孔隙水遇冷凍后體積膨脹，孔壁產(chǎn)生擠壓應(yīng)力，待溫度升高后冰凍融化，孔壁應(yīng)力隨之消失，經(jīng)過多次循環(huán)作用或孔壁應(yīng)力超過混凝土強(qiáng)度時(shí)導(dǎo)致混凝土開裂[20]。混凝土抗拉和抗彎強(qiáng)度受凍融次數(shù)較為敏感，凍融是嚴(yán)寒地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)破壞的主要因素，特別是水工結(jié)構(gòu)物。

國內(nèi)外對(duì)混凝土凍融劣化機(jī)理研究開展較早，提出了多種理論，如水離析成層理論、水壓力理論、滲透壓理論，充水系數(shù)理論、臨界水飽和理論和現(xiàn)象學(xué)理論等。其中Powers與Helmuth[21]提出的靜水壓力理論和滲透壓力理論較為常用。Fagerlund[22]于1977年提出的混凝土臨界水飽和假說，分析了混凝土凍融機(jī)理。Gong等[23]認(rèn)為滲透性決定靜水壓力，并基于孔隙力學(xué)與達(dá)西定律推導(dǎo)出靜水壓力公式，創(chuàng)立了一個(gè)綜合靜水壓力模型。

面對(duì)多種凍融劣化機(jī)理，迄今還未得到統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)和結(jié)論。此外，對(duì)于凍融循環(huán)作用下混凝土的動(dòng)力特性和凍融多因素耦合作用下的損傷模型研究相對(duì)不足。

1.1.3 鹽類侵蝕

鹽類是影響混凝土耐久性的另一個(gè)重要因素，鹽類侵蝕主要表現(xiàn)為混凝土彈性模量和抗壓強(qiáng)度的下降。鹽類對(duì)混凝土的侵蝕分物理侵蝕和化學(xué)腐蝕兩大類。物理侵蝕是指鹽溶液結(jié)晶膨脹對(duì)混凝土產(chǎn)生的破壞，而化學(xué)腐蝕是水泥水化產(chǎn)物與鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致的破壞[24]。已有的研究表明物理侵蝕速度比化學(xué)腐蝕速度要快許多，且破壞主要集中在結(jié)構(gòu)的干濕交替處。白衛(wèi)峰等[25]基于統(tǒng)計(jì)損傷理論及宏觀試驗(yàn)，分析了硫酸鹽侵蝕混凝土的演化過程，結(jié)果顯示侵蝕程度的加深顯著改變了混凝土細(xì)觀的累積損傷演化過程，最終導(dǎo)致混凝土宏觀力學(xué)性能呈現(xiàn)先“強(qiáng)化”后“弱化”的現(xiàn)象。Kliukas等[26]研究了混凝土在鹽類長期侵蝕下的力學(xué)性能，研究表明隨著鹽類侵蝕時(shí)間增長，混凝土抗壓強(qiáng)度和楊氏模量不斷下降。

國外對(duì)鹽類侵蝕研究較早，法國于1904年做了混凝土耐鹽侵蝕試驗(yàn)，美國自上世紀(jì)20年代初開始研究不同環(huán)境下鹽類對(duì)混凝土的侵蝕，比利時(shí)在1934年開展了氯鹽對(duì)不同水泥制成的混凝土侵蝕的試驗(yàn)。如今，國內(nèi)外很多設(shè)計(jì)規(guī)范均逐漸考慮了鹽類環(huán)境對(duì)混凝土耐久性的影響，如我國《既有混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51335-2019）中環(huán)境類別列出了“化學(xué)腐蝕環(huán)境”，腐蝕機(jī)理中強(qiáng)調(diào)了硫酸鹽等化學(xué)物質(zhì)對(duì)混凝土腐蝕。

盡管對(duì)鹽類侵蝕的一些機(jī)理已經(jīng)進(jìn)行了研究，但仍有很多機(jī)理尚未完全理解。特別是在復(fù)雜鹽類侵蝕環(huán)境下，如多種鹽類共存的情況下，其相互作用和影響機(jī)制尚未充分探究。試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)等方面還欠缺科學(xué)性。相較于物理結(jié)晶侵蝕，鹽溶液的化學(xué)腐蝕研究應(yīng)受到更多的關(guān)注，尤其是硫酸鹽和氯鹽的腐蝕。目前，鹽類侵蝕評(píng)估方法主要基于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)公式，缺乏全面準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)模型。同時(shí)，現(xiàn)有方法對(duì)于多種鹽類共同作用、長期鹽類侵蝕以及不同環(huán)境條件下的侵蝕效應(yīng)等方面仍考慮不足，需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

1.1.4 堿-骨料反應(yīng)

堿-骨料反應(yīng)是指骨料的特定成分與混凝土中的堿發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土膨脹開裂。堿-骨料反應(yīng)因發(fā)生在混凝土內(nèi)部且長期存在難以根除，故被稱為混凝土“癌癥”，至今也是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。根據(jù)骨料中活性成分的不同，既有研究把堿骨料反應(yīng)大致分為3種類型：堿硅酸反應(yīng)、堿碳酸鹽反應(yīng)和堿硅酸鹽反應(yīng)，其中以堿硅酸反應(yīng)最為常見[27]。

堿硅酸反應(yīng)是一種復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，研究也最為廣泛。在上世紀(jì)四十至五十年代形成了兩種理論：吸水腫脹理論和滲透壓理論。吸水腫脹理論認(rèn)為導(dǎo)致混凝土開裂的原因是在骨料與水泥石界面上形成具有吸水腫脹的堿硅酸凝膠，而滲透壓力理論認(rèn)為骨料周圍的水泥漿可作為半透膜作用，堿性氫氧化物和水可以透過其中到反應(yīng)區(qū)而產(chǎn)生膨脹壓力。已有的研究把堿碳酸鹽反應(yīng)膨脹機(jī)理大致分為間接反應(yīng)機(jī)理和直接反應(yīng)機(jī)理兩類。Tang等[28]利用先進(jìn)的顯微鏡和能譜儀對(duì)Kingston活性巖石的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)膨脹與反應(yīng)程度之間存在很好的相關(guān)性，這一發(fā)現(xiàn)加大了直接反應(yīng)的可信度。由于多數(shù)碳酸鹽沒有堿活性，研究起來較復(fù)雜，各國對(duì)堿碳酸鹽反應(yīng)機(jī)理說法不一，有待進(jìn)一步研究。

盡管我國發(fā)生堿-骨料破壞案例相對(duì)較少，但在歐美日加等國發(fā)生過很多先例，所以不得不加以重視?；诨炷翂A骨料反應(yīng)發(fā)生的條件、影響因素和對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性質(zhì)的影響，今后可從技術(shù)層面（抑制堿骨料反應(yīng)的技術(shù)措施）、材料層面（不同材料不同環(huán)境下的堿骨料反應(yīng)機(jī)理、抑制堿骨料反應(yīng)的材料、骨料活性的檢測(cè)等）、力學(xué)層面（堿骨料反應(yīng)或與其他損傷因素耦合對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)的影響）、試驗(yàn)方法和損傷評(píng)估等方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

1.2 鋼筋劣化

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋劣化是影響結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素，也是工程實(shí)際中關(guān)注的重點(diǎn)問題。國內(nèi)外學(xué)者就鋼筋的劣化做了大量的實(shí)地調(diào)查研究與理論試驗(yàn)分析等工作，包括研究鋼筋劣化的影響因素、劣化機(jī)理、力學(xué)性能、對(duì)結(jié)構(gòu)的危害以及防止劣化措施等[29-34]。綜合來看，鋼筋劣化主要體現(xiàn)在鋼筋的銹蝕和疲勞兩方面，其中銹蝕是主要的劣化形式。

1.2.1 鋼筋銹蝕

長期以來，鋼筋銹蝕引發(fā)的混凝土結(jié)構(gòu)過早破壞問題得到廣泛關(guān)注。1980年，交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所對(duì)中國南方18個(gè)碼頭進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查[29]。調(diào)查結(jié)果顯示，超過80%的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在鋼筋銹蝕問題，其中部分結(jié)構(gòu)在建成后的5至10年內(nèi)就已出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。

混凝土受到碳化、氯離子、硫酸鹽等腐蝕作用，導(dǎo)致鋼筋表面的鈍化膜破壞，引發(fā)結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋銹蝕[30]。鋼筋銹蝕會(huì)消耗原有鋼筋，并形成性能差、體積大的銹脹物。根據(jù)氧化程度的不同，銹脹物的體積可達(dá)原鋼筋損失體積的2.2至6.4倍[31]。

根據(jù)銹蝕形態(tài)不同，鋼筋銹蝕可分為點(diǎn)狀銹蝕和均勻銹蝕。研究和實(shí)踐表明在自然環(huán)境下銹蝕以點(diǎn)狀形態(tài)為主，且點(diǎn)狀銹蝕對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的影響要大于均勻銹蝕。過去的研究主要側(cè)重于考慮單一因素對(duì)鋼筋銹蝕的影響，其中以氯離子侵蝕導(dǎo)致的銹蝕研究居多[32]。此外，為了盡早獲得銹蝕結(jié)果，大部分研究選擇在實(shí)驗(yàn)室中開展加速銹蝕試驗(yàn)[32-33]。雖然加速銹蝕試驗(yàn)大大加深了人們對(duì)鋼筋銹蝕行為的認(rèn)識(shí)，但銹蝕形態(tài)主要以均勻銹蝕為主，與混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境下的銹蝕情況存在較大差異。

鋼筋銹蝕不僅會(huì)引起混凝土保護(hù)層脫落，還會(huì)導(dǎo)致鋼筋的屈服強(qiáng)度、延展性以及鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能降低。銹蝕對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響可分為3個(gè)階段，即裂縫萌芽階段、裂縫擴(kuò)展階段和剩余壽命階段[34]。

既有研究對(duì)一般環(huán)境下的鋼筋銹蝕機(jī)理研究較成熟，對(duì)特殊環(huán)境下的鋼筋銹蝕機(jī)理研究仍處于探索階段。當(dāng)前開展的鋼筋銹蝕研究，通常采用試驗(yàn)方法，也有一些從理論層面進(jìn)行研究?；诤暧^與微觀試驗(yàn)，盧越[35]研究了碳化環(huán)境下堿礦渣混凝土中鋼筋的銹蝕機(jī)理。Zhao[36]通過試驗(yàn)方法研究了碳鋼在電化學(xué)除垢工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的腐蝕行為及機(jī)理。針對(duì)常見破壞性試驗(yàn)方法所帶來的局限性，Robuschi等[31]提出了一種先進(jìn)的三維無損方法，用于分析獲取嵌入式鋼筋的銹蝕參數(shù)。農(nóng)喻媚與陳正[37]基于第一性原理的密度泛函理論從微觀尺度證明了干濕交替環(huán)境中鋼筋銹蝕更加嚴(yán)重。此外，銹蝕試驗(yàn)的可靠性、不同環(huán)境條件下鋼筋銹蝕機(jī)理以及多因素耦合作用下混凝土構(gòu)件性能退化等問題仍需進(jìn)一步研究。

1.2.2 鋼筋疲勞

鋼筋除銹蝕損傷外，鋼筋疲勞損傷也是導(dǎo)致橋梁性能退化的一大因素[38]。鋼筋疲勞破壞是一個(gè)損傷累積的過程，疲勞損傷不僅與作用大小有關(guān)，而且與作用頻率有關(guān)。為確保橋梁的安全性和可靠性，對(duì)其進(jìn)行疲勞試驗(yàn)至關(guān)重要。疲勞試驗(yàn)基于疲勞劣化機(jī)理，即在交變荷載作用下，材料發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致微觀結(jié)構(gòu)變化并出現(xiàn)裂紋，隨荷載循環(huán)次數(shù)增加，裂紋逐漸擴(kuò)展，最終導(dǎo)致材料斷裂。應(yīng)力幅值與循環(huán)周次關(guān)系（S-N）曲線是對(duì)鋼筋疲勞性能進(jìn)行表征的一種常用方法。通過分析S-N曲線，可以預(yù)測(cè)鋼筋在實(shí)際工作條件下的疲勞壽命，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和評(píng)估提供可靠依據(jù)[39]。

分析荷載因素對(duì)鋼筋疲勞損傷的研究相對(duì)成熟，且相關(guān)成果已形成規(guī)范?，F(xiàn)階段的研究一般考慮荷載與其他因素耦合作用時(shí)的疲勞損傷，其中以銹蝕鋼筋疲勞損傷居多。Li等[40]采用34個(gè)銹蝕試件進(jìn)行了軸向拉伸疲勞試驗(yàn)，研究了光圓鋼筋在自然銹蝕下的疲勞行為。蘭成明等[41]通過將銹蝕程度作為協(xié)變量引入三參數(shù)Weibull模型，綜合考慮了疲勞壽命、應(yīng)力幅和銹蝕程度，構(gòu)建了一種可以定量評(píng)價(jià)銹蝕影響的鋼絞線疲勞壽命多參數(shù)的Weibull模型，該模型可為在役預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)疲勞性能評(píng)定提供理論依據(jù)。針對(duì)非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋梁，楊良與孫立軍[38]研究了鋼筋銹蝕與疲勞耦合損傷，并推導(dǎo)出鋼筋綜合損傷度的理論計(jì)算模型。

鑒于疲勞損傷影響因素眾多，目前仍未全面掌握鋼筋在多因素耦合作用下的疲勞劣化機(jī)理。另外，已有一些研究關(guān)注鋼筋疲勞壽命的可靠性評(píng)估，但仍需要更多的方法和模型來預(yù)測(cè)實(shí)際工程中的疲勞壽命，并提供可靠的評(píng)估依據(jù)。實(shí)驗(yàn)室中對(duì)鋼筋加載大都是在短時(shí)間內(nèi)完成，這與實(shí)際不符。由于成本和時(shí)間的限制，目前鋼筋疲勞長期現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)相對(duì)較少，這限制了對(duì)疲勞性能的深入理解。最后，針對(duì)一些惡劣環(huán)境或極端環(huán)境下的鋼筋疲勞研究仍然相對(duì)較少，這些不足之處需要通過更深入的研究來填補(bǔ)。

2 材料力學(xué)性能退化模型

混凝土材料力學(xué)性能退化模型是基于劣化機(jī)理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)公式和統(tǒng)計(jì)方法等建立的計(jì)算模型，用于描述材料在使用過程中力學(xué)性能退化的規(guī)律和趨勢(shì)。橋梁服役性能退化從層次組成上可分為材料力學(xué)性能退化、構(gòu)件力學(xué)性能退化和結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化，基于不同層級(jí)，許多既有文獻(xiàn)提出了相應(yīng)的研究模型。性能退化模型可分為確定性模型、隨機(jī)模型和模糊模型，其中隨機(jī)模型考慮隨機(jī)變量的時(shí)間因素形成隨機(jī)過程，基于隨機(jī)過程理論的時(shí)變可靠度理論較貼合實(shí)際。從方法上看可分為理論模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其中理論模型又包含?shù)值分析模型和基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型等。這些模型在描述和分析橋梁性能退化時(shí)各有優(yōu)缺點(diǎn)且并非孤立存在，可相互補(bǔ)充和交叉應(yīng)用。研究表明鋼筋混凝土橋梁材料力學(xué)性能退化的主要因素包括鋼筋銹蝕、預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力損失、混凝土強(qiáng)度減小和鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)下降等[42]。

2.1 銹蝕鋼筋力學(xué)性能退化模型

銹蝕鋼筋力學(xué)性能退化研究體現(xiàn)在多個(gè)方面，主要有銹蝕鋼筋的本構(gòu)關(guān)系、銹蝕量與銹脹時(shí)間以及混凝土銹脹開裂等。

2.1.1 本構(gòu)關(guān)系模型

本構(gòu)關(guān)系反映了材料受到外部載荷時(shí)應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)，研究銹蝕鋼筋的本構(gòu)關(guān)系可預(yù)測(cè)鋼筋在腐蝕環(huán)境中的力學(xué)性能，從而評(píng)估腐蝕環(huán)境中結(jié)構(gòu)的安全性，為結(jié)構(gòu)的維修和加固提供指導(dǎo)。銹蝕對(duì)鋼筋的力學(xué)性能影響主要體現(xiàn)在銹蝕率較高（5%以上）且呈不均勻銹蝕時(shí)，鋼筋屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和極限伸長率會(huì)下降[3]。

銹蝕鋼筋的本構(gòu)關(guān)系可用力學(xué)模型表示。張偉平等[43]在已有銹蝕鋼筋力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上得到了銹蝕鋼筋平均截面積與最小截面積之比服從Gumbel極值分布，并據(jù)此建立了銹蝕鋼筋的確定性本構(gòu)關(guān)系。Yu[44]等對(duì)68根鋼絞線進(jìn)行了人工銹蝕和單調(diào)拉伸試驗(yàn)，建立了銹蝕預(yù)應(yīng)力筋本構(gòu)關(guān)系的雙線性模型。Li等[45]在假設(shè)銹蝕對(duì)鋼筋的影響只導(dǎo)致鋼筋截面面積的局部減小的基礎(chǔ)上，建立了銹蝕鋼筋力學(xué)性能的理論本構(gòu)模型，并利用雙線性彈塑性本構(gòu)方程，推導(dǎo)出考慮點(diǎn)蝕特性的銹蝕鋼筋的廣義等效應(yīng)力—應(yīng)變方程。

本構(gòu)關(guān)系的建立通常采取一些假設(shè)（如忽略材料非線性特性與溫度效應(yīng)，人工腐蝕等同自然腐蝕等），這些假設(shè)導(dǎo)致模型在某些條件下預(yù)測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。

2.1.2 銹蝕量與銹脹時(shí)間預(yù)測(cè)模型

銹蝕量與銹脹時(shí)間對(duì)于評(píng)估結(jié)構(gòu)安全，規(guī)劃維護(hù)以延長結(jié)構(gòu)使用壽命，有效管理橋梁及推動(dòng)材料研發(fā)與改進(jìn)具有重要意義。Zhang等[46]回顧了既有的鋼筋銹蝕模型，提出了鋼筋橫截面積臨界損失率的預(yù)測(cè)模型，并結(jié)合平衡方程、協(xié)調(diào)方程和邊界條件，通過迭代計(jì)算確定了鋼筋截面積的臨界損失率。過民龍等[47]利用全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提出了一種銹蝕鋼筋截面的檢測(cè)方法。王磊與張建仁[48]采用模糊時(shí)變概率模型，分析了鋼筋截面面積在不同時(shí)刻的退化特征。Salami等[49]基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型研究了嵌入式自密實(shí)混凝土鋼筋銹蝕的起始估計(jì)時(shí)間。

既有銹蝕量和銹脹時(shí)間的預(yù)測(cè)主要有物理模型、數(shù)學(xué)模型和機(jī)器學(xué)習(xí)模型等，這些模型在各自的適用條件下能作出正確預(yù)測(cè)，但同時(shí)也存在不足。如物理模型中基于氧氣擴(kuò)散控制機(jī)理的假設(shè)可能與實(shí)際情況不符，導(dǎo)致在某些條件下預(yù)測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)；數(shù)學(xué)模型中平衡方程、協(xié)調(diào)方程、邊界條件、迭代計(jì)算和時(shí)變概率等需要較多參數(shù)，而這些參數(shù)的獲取可能存在一定困難，準(zhǔn)確性也得不到保證。機(jī)器學(xué)習(xí)模型需要大量的樣本數(shù)據(jù)，且樣本數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和規(guī)模會(huì)影響預(yù)測(cè)結(jié)果。

2.1.3 混凝土銹脹開裂模型

混凝土銹脹開裂是結(jié)構(gòu)壽命衰減的主要因素之一，通過研究銹脹開裂模型可以評(píng)估預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在壽命期內(nèi)裂縫擴(kuò)展情況，并制定有效的維護(hù)和加固策略，以提高結(jié)構(gòu)可靠性和安全性。許多學(xué)者研究了鋼筋銹蝕對(duì)裂縫擴(kuò)展的影響，并提出了相應(yīng)的模型。Zhang等[50]考慮相鄰縱向鋼筋非均勻銹蝕對(duì)混凝土保護(hù)層開裂的影響，建立了用于研究混凝土保護(hù)層破壞行為的損傷模型，并通過模型模擬了相鄰兩根縱向鋼筋的保護(hù)層裂縫擴(kuò)展過程。Chauhan與Sharma[51]考慮到環(huán)境溫度和相對(duì)濕度的變化，將銹蝕產(chǎn)物的發(fā)展模擬為鋼筋的徑向膨脹，研究了混凝土在氯化物非均勻腐蝕下的劣化，建立了內(nèi)嵌黏聚單元的有限元模型，并利用該模型預(yù)測(cè)了在熱帶海洋型和溫帶海洋型兩種不同氣候條件下混凝土的裂縫擴(kuò)展形態(tài)。Fang等[52]研究了非均勻銹蝕導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂問題，并開發(fā)了二維相場(chǎng)模型，建立了隨時(shí)間變化的非均勻銹蝕模型。Chen與Nepal[53]研究了銹蝕鋼筋臨界攻擊深度和混凝土保護(hù)層與鋼筋直徑比的關(guān)系以及不同混凝土保護(hù)層厚度構(gòu)件的裂縫寬度隨銹蝕水平的變化規(guī)律，結(jié)果如圖2所示。從圖中可知，裂縫寬度與銹蝕程度大致呈正相關(guān)，并且保護(hù)層厚度越小，開裂越早、裂縫寬度增長越快。

目前，銹脹開裂模型主要以數(shù)學(xué)模型為主。在大多數(shù)預(yù)測(cè)模型中，通常假定各種鐵銹占比是恒定的。然而，鐵銹的成分會(huì)受到不同環(huán)境條件和銹蝕機(jī)制的影響而發(fā)生變化。因此，使用固定的比例來模擬不同場(chǎng)景的銹蝕產(chǎn)物膨脹是不適合的。另外，在鋼筋非均勻銹蝕的情況下，還需進(jìn)一步考慮銹蝕產(chǎn)物在周圍混凝土中的分散以及二次和三次裂縫對(duì)氯離子進(jìn)入混凝土的影響。最后，鋼筋銹蝕存在較大的隨機(jī)性，因此有必要開展銹蝕的隨機(jī)分布對(duì)鋼筋和混凝土力學(xué)性能退化的研究。

綜上所述，研究銹蝕鋼筋力學(xué)性能退化主要有數(shù)學(xué)模型，物理模型和機(jī)器學(xué)習(xí)模型等。各種模型都有優(yōu)缺點(diǎn)。數(shù)學(xué)模型和物理模型計(jì)算精確度高，但是由于考慮因素不全面且很多參數(shù)很難確定，使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)均有較大出入。機(jī)器學(xué)習(xí)模型基于已有的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，按照學(xué)習(xí)算法來對(duì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)；其優(yōu)點(diǎn)是基于真實(shí)的樣本值，缺點(diǎn)是需要大量的訓(xùn)練集，且預(yù)測(cè)結(jié)果可能存在一定的誤差。表1列出了具有代表性的銹蝕鋼筋性能退化模型。

2.2 預(yù)應(yīng)力損失退化模型

預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力筋（如高強(qiáng)度鋼筋、鋼絲或鋼絞線）在長期服役下將產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失，影響因素包括材料特性（如混凝土收縮與徐變，鋼筋松弛、銹蝕與疲勞等）、外部環(huán)境（如溫度、濕度、荷載與化學(xué)腐蝕物等）和施工工藝（如張拉方法與張拉控制應(yīng)力等）等。

材料特性方面，Yang等[54]提出了一種基于混凝土收縮徐變、預(yù)應(yīng)力筋松弛、非預(yù)應(yīng)力鋼筋存在以及預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋銹蝕耦合效應(yīng)的長期預(yù)應(yīng)力損失預(yù)測(cè)模型，并介紹了考慮計(jì)算參數(shù)和模型不確定性的預(yù)應(yīng)力長期損失概率分析方法。Nguyen[55]提出了一種實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的深度學(xué)習(xí)回歸方法，用于預(yù)應(yīng)力定量監(jiān)測(cè)，并自動(dòng)提取損傷敏感特征。Yang等[56]提出了考慮混凝土收縮、徐變及預(yù)應(yīng)力筋松弛相互影響的時(shí)變預(yù)應(yīng)力損失預(yù)測(cè)方法。外部環(huán)境方面，崔寧[57]研究了降溫回溫過程中由鋼絞線和混凝土線膨脹系數(shù)差異引起的預(yù)應(yīng)力變化。Lou等[58]考慮了熱膨脹、力學(xué)性能退化和鋼絞線高溫蠕變的影響，建立了鋼絞線在高溫下預(yù)應(yīng)力損失的分析模型。Jeanneret等[59]對(duì)混凝土高溫暴露進(jìn)行了檢驗(yàn)，研究了火災(zāi)后暴露時(shí)間對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度的影響。施工工藝方面，Shen等[60]根據(jù)上海輸水工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果和數(shù)據(jù)調(diào)查，對(duì)鋼絲在頂推施工過程中的應(yīng)力進(jìn)行了分析，建立了頂推預(yù)應(yīng)力混凝土筒管的數(shù)值模型，并通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。

預(yù)應(yīng)力損失模型研究涉及多個(gè)方面，并取得了一定的成果。但預(yù)應(yīng)力損失涉及因素多，隨機(jī)性大，因此有必要開展在多因素隨機(jī)作用下的預(yù)應(yīng)力損失研究，并結(jié)合實(shí)際工程案例進(jìn)行驗(yàn)證。

2.3 混凝土力學(xué)性能退化模型

混凝土受內(nèi)外環(huán)境的影響會(huì)發(fā)生力學(xué)性能退化，主要表現(xiàn)為混凝土的彈性模量下降、本構(gòu)關(guān)系變化與強(qiáng)度降低等。

2.3.1 本構(gòu)關(guān)系模型

混凝土力學(xué)性能退化后的本構(gòu)關(guān)系模型指考慮混凝土力學(xué)性能退化因素，研究其對(duì)應(yīng)力—應(yīng)變行為的影響，是橋梁混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)損傷分析的基礎(chǔ)。這些模型可以基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)與觀測(cè)數(shù)據(jù)，將混凝土的力學(xué)性能退化因素在本構(gòu)關(guān)系中加以考慮，通過數(shù)學(xué)公式和參數(shù)來描述混凝土的退化行為。常見的混凝土材料劣化因素包括齡期效應(yīng)、收縮、徐變、蠕變、疲勞與化學(xué)侵蝕等。這些因素會(huì)導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度、剛度和耐久性等發(fā)生退化。

混凝土本構(gòu)關(guān)系可以通過試驗(yàn)分析和理論推導(dǎo)來獲得。于沛琳[61]通過試驗(yàn)對(duì)比分析了普通混凝土與硅灰混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能和能量演化規(guī)律，并基于Weibull統(tǒng)計(jì)損傷力學(xué)理論建立了損傷本構(gòu)模型。Yang等[62]基于應(yīng)變等效假設(shè)和改進(jìn)的Loland損傷理論，建立了單軸壓縮損傷本構(gòu)模型，并研究了凍融循環(huán)后箍筋約束再生骨料混凝土的單軸壓縮性能，分析了損傷變量的演化規(guī)律。針對(duì)單軸壓縮可能與實(shí)際受力不相符的問題，白衛(wèi)峰等[25]基于統(tǒng)計(jì)損傷理論及宏觀試驗(yàn)，建立了考慮硫酸鹽侵蝕影響的混凝土單軸、雙軸壓縮統(tǒng)計(jì)損傷本構(gòu)模型，并分析了硫酸鹽侵蝕混凝土過程。Bai等[63]對(duì)多固體廢料混凝土進(jìn)行三軸應(yīng)力下的力學(xué)性能試驗(yàn)，建立了三軸應(yīng)力下的破壞準(zhǔn)則和本構(gòu)壓縮關(guān)系。以上研究大多考慮了單一因素的影響，沒有考慮多因素的侵蝕。Jaafari等[64]提出了基于本構(gòu)法的多纖維有限元模型，來描述由收縮、蠕變、熱應(yīng)變和機(jī)械應(yīng)變引起的早期損傷。Shang等[65]研究了焚燒尾礦摻量和中間應(yīng)變速率對(duì)次輕混凝土性能的影響，提出了適用性較好的次輕混凝土動(dòng)力本構(gòu)方程，并成功應(yīng)用于數(shù)值計(jì)算。

隨著有限元理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以有限元模型為代表的數(shù)值分析模型逐漸成為混凝土本構(gòu)關(guān)系研究的重要方向。有限元模型可以更準(zhǔn)確地模擬混凝土在多尺度、多物理場(chǎng)耦合和不同加載條件下的力學(xué)行為和損傷演化過程。除力學(xué)模型和數(shù)值分析模型外，近年來還出現(xiàn)了基于統(tǒng)計(jì)學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)的模型，如基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)和深度學(xué)習(xí)等預(yù)測(cè)模型。這些模型可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)校準(zhǔn)，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)混凝土的力學(xué)性能退化和損傷演化過程。

2.3.2 強(qiáng)度時(shí)變模型

在實(shí)際工程中，混凝土的強(qiáng)度往往不是恒定的，會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化。強(qiáng)度時(shí)變模型是一種描述混凝土強(qiáng)度隨時(shí)間變化的模型，可預(yù)測(cè)材料在不同時(shí)間點(diǎn)或加載階段的強(qiáng)度變化。這些模型通?；趯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析，考慮了材料的老化、變形和損傷等因素。牛荻濤與王慶霖[66]在總結(jié)國內(nèi)外暴露試驗(yàn)和實(shí)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，分析了一般大氣環(huán)境下混凝土強(qiáng)度的時(shí)變規(guī)律，利用統(tǒng)計(jì)方法建立了強(qiáng)度平均值和標(biāo)準(zhǔn)差的時(shí)變數(shù)學(xué)模型。高向玲等[67]基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采用假設(shè)檢驗(yàn)及參數(shù)估計(jì)方法得到混凝土?xí)r變強(qiáng)度的概率分布函數(shù)，確立了上海地區(qū)民用建筑混凝土樣本的強(qiáng)度均值和標(biāo)準(zhǔn)差與齡期的變化關(guān)系，建立了由回彈法和鉆芯法測(cè)得的混凝土強(qiáng)度時(shí)變模型。為研究凍融環(huán)境作用下混凝土的時(shí)變強(qiáng)度，楊松等[68]對(duì)中國東北部嚴(yán)寒地區(qū)在役鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，采用非參數(shù)檢驗(yàn)確定混凝土?xí)r變強(qiáng)度概率分布函數(shù)，并通過對(duì)相關(guān)參數(shù)與服役齡期之間的關(guān)系進(jìn)行了回歸分析。Fu與Feng[69]開發(fā)了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法來預(yù)測(cè)銹蝕鋼筋混凝土梁在不同使用時(shí)間的剩余抗剪強(qiáng)度，提出的時(shí)間相關(guān)預(yù)測(cè)模型能夠預(yù)測(cè)任意給定使用時(shí)間下銹蝕鋼筋混凝土梁的抗剪強(qiáng)度。

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)模型具有較高的可信度，但實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取條件較苛刻。因此，目前研究混凝土強(qiáng)度時(shí)變方法主要還是基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析為主。由于客觀條件的限制，無論是環(huán)境還是服役時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室均無法精確模擬。

2.4 鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度退化模型

鋼筋與混凝土之間的牢固粘結(jié)是保證二者共同工作的前提。當(dāng)粘結(jié)不足時(shí)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力和剛度下降，直接影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能[70]。因此研究混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)性能對(duì)保障結(jié)構(gòu)安全和耐久性具有重要的意義。在役鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)粘結(jié)強(qiáng)度退化受到多種因素的影響，如鋼筋銹蝕、環(huán)境侵蝕、混凝土強(qiáng)度下降和混凝土開裂等都會(huì)降低其粘結(jié)性能。

研究人員對(duì)鋼筋與混凝土之間粘結(jié)力學(xué)性能退化進(jìn)行了大量研究。其中，考慮銹蝕對(duì)其影響的居多。Chen與Nepal[53]在厚壁圓筒模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合混凝土的實(shí)際力學(xué)性能，提出了一種預(yù)測(cè)銹蝕鋼筋極限粘結(jié)強(qiáng)度演變的力學(xué)模型，利用該模型預(yù)測(cè)了有無箍筋約束時(shí)極限粘結(jié)強(qiáng)度隨銹蝕率變化的曲線，并與已有的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，相關(guān)結(jié)果如圖3（a）所示；從圖可知，配有箍筋的構(gòu)件粘結(jié)強(qiáng)度明顯高于未配箍筋的構(gòu)件，粘結(jié)強(qiáng)度在鋼筋銹蝕率較小時(shí)保持上升趨勢(shì)，隨后迅速下降，最后保持一個(gè)緩慢的下降趨勢(shì)。

為了研究銹蝕率、裂縫寬度和粘結(jié)強(qiáng)度之間的關(guān)系，Tahershamsi等[71]利用暴露在自然腐蝕環(huán)境中的13根鋼筋混凝土梁進(jìn)行了錨固能力測(cè)試，并通過質(zhì)量損失率和三維掃描兩種方法測(cè)量其銹蝕水平。Kivell[72]研究了鋼筋銹蝕率為0至25%時(shí)對(duì)粘結(jié)性能的影響，并利用試驗(yàn)結(jié)果建立了依賴于腐蝕和約束的粘結(jié)滑移模型。為了定性和定量的研究銹蝕程度對(duì)鋼筋混凝土板構(gòu)件粘結(jié)強(qiáng)度和展開長度的影響，Kearsley與Joyce[73]開展了銹蝕混凝土板的彎曲試驗(yàn)。Bhargava等[74]根據(jù)已有的拉拔試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，歸納得出了鋼筋銹蝕對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度影響的數(shù)學(xué)模型。除銹蝕率外，混凝土裂縫寬度也是評(píng)估粘結(jié)強(qiáng)度的理想指標(biāo)，Chen等[75]在研究銹蝕鋼筋混凝土環(huán)形截面柱的剩余承載能力時(shí)推導(dǎo)了歸一化殘余粘結(jié)強(qiáng)度與混凝土保護(hù)層表面等效裂紋寬度的關(guān)系曲線，并與已有試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，結(jié)果見圖3（b）；由圖可知，鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度在開裂初期下降迅速，在開裂后期下降緩慢，當(dāng)裂縫寬度較大時(shí)，由于箍筋的約束，鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度能維持在一個(gè)較小的值。

針對(duì)其他混凝土材料，Wu等[76]對(duì)5種復(fù)合石灰石鋼筋混凝土在硫酸鹽凍融環(huán)境下進(jìn)行了粘結(jié)性能退化試驗(yàn)研究，結(jié)果表明石灰石粉和粉煤灰降低了極限黏結(jié)強(qiáng)度，增大了劈裂破壞的滑移峰值。Gong等[77]通過試驗(yàn)研究了碳纖維增強(qiáng)聚合物與銹蝕開裂鋼筋混凝土界面的粘結(jié)性能。Wang等[78]基于分層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用有限元模型對(duì)鋼筋混凝土粘結(jié)界面損傷過程進(jìn)行了多尺度分析。

目前，鋼筋的粘結(jié)退化模型大都是基于試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，而基于?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型與基于有限元模型分析的較少。銹蝕對(duì)鋼筋粘結(jié)退化方面，主要考慮主筋銹蝕的居多，考慮箍筋銹蝕的較少。粘結(jié)試驗(yàn)方法主要以中心拉拔試驗(yàn)為主，其次為梁彎試驗(yàn)，梁端式試驗(yàn)較少。由于粘結(jié)問題的特殊性，當(dāng)前大部分粘結(jié)試驗(yàn)方法都不能充分地反映實(shí)際構(gòu)件中的粘結(jié)狀態(tài)，每一種試驗(yàn)方法都有自身的優(yōu)缺點(diǎn)，獲得理想的粘結(jié)試驗(yàn)方法仍然是一個(gè)值得探索的課題。另外，目前的研究大都局限于分析混凝土材料、環(huán)境影響、鋼筋銹蝕率、箍筋間距、保護(hù)層厚度和疲勞等因素下對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度關(guān)系的影響，而缺乏對(duì)鋼筋在銹蝕率接近的情況下，鋼筋直徑、類型和位置對(duì)粘結(jié)性能的對(duì)比研究。

3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化模型

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化規(guī)律是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)科學(xué)運(yùn)維的關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化不僅受服役環(huán)境的影響，還受材料力學(xué)性能的影響。如鋼筋銹蝕對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響見圖4。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化可分為銹蝕鋼筋引起的退化模型、結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋損傷退化模型和結(jié)構(gòu)疲勞損傷退化模型。

3.1 銹蝕鋼筋引起的退化

銹蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化的研究近年來越來越得到重視。既有研究考慮了單因素或多因素耦合作用，采用試驗(yàn)研究、理論分析以及數(shù)值模擬等方法，針對(duì)不同構(gòu)件開展了銹蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的殘余力學(xué)性能評(píng)估。研究對(duì)象以混凝土梁為主，其次是豎向承重的混凝土柱構(gòu)件，針對(duì)鋼筋混凝土板、剪力墻、基礎(chǔ)等構(gòu)件的研究較少。根據(jù)不同的研究對(duì)象，提出了針對(duì)性的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化模型。

在銹蝕鋼筋混凝土梁方面，鋼筋銹蝕主要在減小鋼筋截面積，引發(fā)混凝土開裂、剝落，以及降低鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度等三個(gè)方面影響混凝土梁的承載能力。Chen[79]基于鋼筋銹蝕引起的鋼筋截面損失、屈服強(qiáng)度降低和粘結(jié)強(qiáng)度退化，提出了一種評(píng)估鋼筋銹蝕引起的混凝土裂縫擴(kuò)展和結(jié)構(gòu)抗力退化的方法，通過該方法預(yù)測(cè)了銹蝕混凝土梁在服役期間結(jié)構(gòu)性能的演化，并估算了其剩余使用壽命。彭建新等[80]基于試驗(yàn)研究了“銹蝕－加固－銹蝕”鋼筋混凝土梁的力學(xué)行為及承載力，發(fā)現(xiàn)銹蝕梁和銹蝕鋼板加固梁的跨中截面應(yīng)變基本符合平截面假定，但銹蝕加固再銹蝕梁不符合此假定。Jiang等[81]基于不同的失效模式建立了銹蝕鋼筋混凝土梁的承載力計(jì)算模型，通過96組未銹蝕梁以及421組銹蝕梁的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了所提方法的有效性。

對(duì)于豎向承重的混凝土柱構(gòu)件，其性能退化對(duì)結(jié)構(gòu)整體的安全性與可靠性有較大影響。相較于混凝土梁，鋼筋的銹蝕和混凝土的開裂與剝落還將引起柱內(nèi)縱向鋼筋的屈曲。Wang與Liang[82]通過開展試驗(yàn)與理論研究，分析了局部粘結(jié)失效對(duì)鋼筋混凝土柱承載力的影響。Zaghian等[83]提出了基于狀態(tài)的銹蝕模型，通過有限元分析研究銹蝕對(duì)偏心荷載作用下橋墩的極限承載力、剛度和延性的不利影響，生成不同銹蝕程度的橋墩相互作用圖，并引入新的安全裕度?；趯?duì)銹蝕引起的材料損傷以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度退化機(jī)理的分析，并考慮銹蝕程度、損傷位置、受力狀態(tài)以及截面形式對(duì)鋼筋混凝土柱構(gòu)件力學(xué)性能的影響，Chen等[84-85]建立了銹蝕鋼筋混凝土柱承載力理論與計(jì)算模型，并進(jìn)一步預(yù)測(cè)了銹蝕柱的殘余壽命。金瀏等[86]將混凝土看作三相復(fù)合材料，考慮銹蝕對(duì)鋼筋、混凝土保護(hù)層和粘結(jié)強(qiáng)度退化等因素，建立了三維細(xì)觀精細(xì)化有限元模型，分析了銹蝕率和偏心率對(duì)鋼筋混凝土柱力學(xué)性能的影響。

在銹蝕率低的情況下，受彎梁截面和小偏心柱截面平均應(yīng)變分布基本上符合平截面假定。鋼筋銹蝕率增大時(shí)，構(gòu)件逐漸向無粘結(jié)構(gòu)件轉(zhuǎn)變且破壞模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐?。由于?gòu)件性能退化的影響因素較多，單純從理論上或通過試驗(yàn)建立一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型難以實(shí)現(xiàn)。目前，對(duì)銹蝕鋼筋混凝土構(gòu)件斜截面抗剪的理論成果較少，有待進(jìn)一步研究。

3.2 結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋損傷

預(yù)應(yīng)力筋損傷對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性危害極大，預(yù)應(yīng)力筋損傷包括預(yù)應(yīng)力損失和預(yù)應(yīng)力筋銹蝕，而鋼筋銹蝕前面已詳細(xì)討論。預(yù)應(yīng)力損失會(huì)導(dǎo)致橋梁的承載力降低，從而增加橋梁的失效與倒塌風(fēng)險(xiǎn)。此外，預(yù)應(yīng)力損失會(huì)引起結(jié)構(gòu)的過度變形，導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而影響其耐久性等。

預(yù)應(yīng)力損失對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響已有大量的研究。Breccolotti[87]基于材料非線性、預(yù)應(yīng)力損失以及超靜定結(jié)構(gòu)中梁段應(yīng)力重分布，提出了預(yù)應(yīng)力損失對(duì)連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁振動(dòng)頻率影響的數(shù)值計(jì)算方法。曹大富等[88]對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁通過快速凍融試驗(yàn)方法獲得材料受壓應(yīng)力—應(yīng)變曲線，再根據(jù)等效應(yīng)力圖創(chuàng)建了凍融后預(yù)應(yīng)力混凝土梁極限承載力的計(jì)算模型。宋佳杰[89]以廣東省佛山市華陽特大橋?yàn)槔?，運(yùn)用有限元模擬軟件計(jì)算出連續(xù)梁橋在懸臂施工期間和成橋后的預(yù)應(yīng)力損失對(duì)線形的影響。

對(duì)預(yù)應(yīng)力損失性能退化模型的研究主要采用數(shù)值仿真、試驗(yàn)研究或二者相結(jié)合的方法。然而，不論是使用數(shù)值仿真還是試驗(yàn)研究得出的結(jié)論，與實(shí)際情況都存在差距。這種差距主要是因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的影響因素較多。目前，預(yù)應(yīng)力損失與剛度下降和裂縫開展等關(guān)鍵理論仍需深入研究。

3.3 結(jié)構(gòu)疲勞損傷

混凝土橋梁在長期服役過程中，經(jīng)常受到交通重載（超載貨車，貨運(yùn)火車等）、溫度應(yīng)力、地震與風(fēng)振等作用，這將會(huì)加速橋梁的疲勞損傷，降低其力學(xué)性能，增加安全風(fēng)險(xiǎn)，甚至引發(fā)嚴(yán)重的安全事故[95-96]。因此，對(duì)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)疲勞損傷的研究具有重要意義。

Gao等[90]通過引入混凝土細(xì)觀隨機(jī)疲勞損傷本構(gòu)模型，并結(jié)合基于隨機(jī)調(diào)和函數(shù)的交通荷載模擬方法，構(gòu)建了隨機(jī)交通荷載下混凝土橋梁疲勞損傷估計(jì)的理論框架。Aloisio等[91]基于混凝土疲勞模型和混凝土強(qiáng)度相關(guān)的不確定性，提出了評(píng)估混凝土鐵路橋梁疲勞壽命的概率方法。Yu等[92]針對(duì)橋梁交通應(yīng)力時(shí)程不存在明確的循環(huán)歷史問題，通過推導(dǎo)裂紋擴(kuò)展動(dòng)力學(xué)函數(shù)，提出了基于時(shí)間的疲勞裂紋擴(kuò)展模型，并用于預(yù)測(cè)交通荷載作用下橋梁的疲勞損傷。

然而，目前對(duì)橋梁疲勞損傷研究大部分集中在構(gòu)件層面，部件和整體層面研究較少。另外，由于進(jìn)行足尺試驗(yàn)難，大部分試驗(yàn)是按縮小比例進(jìn)行，有些也輔以有限元模擬來進(jìn)行研究。隨著大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通信和人工智能時(shí)代的到來，對(duì)結(jié)構(gòu)疲勞損傷的研究不僅可以考慮參數(shù)的隨機(jī)性，還可以考慮參數(shù)的時(shí)變性，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)橋梁進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集為其提供了可能。另一方面，如今機(jī)器學(xué)習(xí)越發(fā)強(qiáng)大，在試驗(yàn)數(shù)據(jù)量足夠的前提下，可考慮利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析多因素耦合作用下橋梁疲勞性能的影響。最后，我國對(duì)公路和城市道路橋梁還未制定疲勞設(shè)計(jì)所需的車輛荷載譜，對(duì)在役橋梁實(shí)際荷載作用下的疲勞還有待進(jìn)一步研究，混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)疲勞的要求也有待補(bǔ)充。

3.4 性能退化模型

混凝土橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化模型可分為確定性模型、模糊模型與隨機(jī)模型等，如圖5所示。確定性模型的優(yōu)點(diǎn)是預(yù)測(cè)簡單，計(jì)算精度高；缺點(diǎn)是忽略了不確定性因素后與實(shí)際性能退化有較大偏差。模糊模型考慮了信息不全面和參數(shù)模糊性的客觀存在，在靈活性和可解釋性方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。隨機(jī)模型包括基于狀態(tài)的模型和基于時(shí)間的模型。

基于狀態(tài)的退化模型有馬爾科夫鏈模型，優(yōu)點(diǎn)是提供了一個(gè)不確定性建模的方法，與現(xiàn)有的橋梁狀態(tài)評(píng)定兼容，在橋梁網(wǎng)絡(luò)層面非常實(shí)用；缺點(diǎn)是條件狀態(tài)之間的過渡平穩(wěn)均勻，增量與時(shí)間無關(guān)。基于時(shí)間的退化模型一般是把處于特定條件狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間作為一個(gè)隨機(jī)變量，如韋布爾分布、伽馬分布、半馬爾可夫模型等概率分布來描述退化過程。此模型的優(yōu)點(diǎn)是考慮了與時(shí)間相關(guān)參數(shù)的隨機(jī)性，缺點(diǎn)是忽略了與結(jié)構(gòu)可靠度相關(guān)的不同元素之間的相互作用，而且參數(shù)估計(jì)復(fù)雜，特別是在缺乏條件實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的情況下。表2列舉了幾種重要的隨機(jī)退化模型。

有限元模型可以用于快速分析橋梁性能退化趨勢(shì)，但是需要基于某些假設(shè)進(jìn)行建模，這些假設(shè)可能與實(shí)際情況存在較大的差距，導(dǎo)致模型與實(shí)際情況不符。物理模型對(duì)于構(gòu)件和材料層性能退化分析較具可靠性，但對(duì)于結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)層成本代價(jià)高，并且這些模型不太好直接集成到網(wǎng)絡(luò)橋梁中。人工智能模型可以在一定程度上填補(bǔ)橋梁不定期檢查造成的性能評(píng)估與預(yù)測(cè)的空白，但預(yù)測(cè)精度還需要進(jìn)一步研究[93]。

4 橋梁服役性能評(píng)估

橋梁服役性能評(píng)估方法主要有兩類，即數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的服役狀態(tài)評(píng)定方法與物理模型驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)性能評(píng)估方法。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的服役狀態(tài)評(píng)定方法是利用既有橋梁的歷史檢查數(shù)據(jù)，對(duì)橋梁的服役狀態(tài)進(jìn)行評(píng)定，包括技術(shù)狀態(tài)評(píng)定和適應(yīng)性評(píng)定（如承載能力、通行能力、抗災(zāi)害能力和耐久性等），但目前主要以技術(shù)狀態(tài)評(píng)定為主。物理模型驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)性能評(píng)估方法主要是利用結(jié)構(gòu)可靠度理論，對(duì)既有橋梁的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行定量評(píng)估。

4.1 技術(shù)狀態(tài)評(píng)定方法

目前許多國家根據(jù)自身實(shí)際制定了相關(guān)的橋梁技術(shù)狀態(tài)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，大部分標(biāo)準(zhǔn)是在層次分析法理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)編制而成。層次分析法是多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)的一種定量方法，能把定性因素定量化，并能在一定程度上減少主觀因素的影響，使評(píng)價(jià)更加合理。但該方法把定性因素定量化時(shí)沒有考慮到事物的模糊性和不確定性，此外檢查人員在檢查時(shí)具有主觀判斷和不精確性。針對(duì)此問題，Sasmal與Ramanjaneyulu[94]提出了一種層次分析方法和模糊法相結(jié)合的技術(shù)狀態(tài)評(píng)定方法，并開發(fā)了一個(gè)計(jì)算機(jī)程序以方便快速評(píng)定。陽逸鳴[95]基于改進(jìn)的證據(jù)理論和模糊層次分析法提出了一種與實(shí)際較為接近的綜合評(píng)定方法，該方法能解決模糊數(shù)學(xué)在評(píng)估存在較大差異指標(biāo)時(shí)可能會(huì)失效的問題。劉來君等[96]把貝葉斯方法引入層次分析法中，提出一種基于改進(jìn)貝葉斯理論的橋梁狀態(tài)評(píng)估方法，以此來考慮構(gòu)件的時(shí)變效應(yīng)。

橋梁技術(shù)狀況評(píng)定主要是為橋梁養(yǎng)護(hù)決策提供依據(jù)，在對(duì)橋梁進(jìn)行評(píng)定時(shí)，應(yīng)根據(jù)本國橋梁實(shí)際情況，同時(shí)借鑒國外相關(guān)方法，采用更加先進(jìn)的理論制定更符合實(shí)際的新技術(shù)評(píng)定方法。

4.2 可靠度理論評(píng)估方法

橋梁服役性能的可靠度評(píng)估可為橋梁安全預(yù)警與維修養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)指導(dǎo)。因此，一直以來在役橋梁的可靠度分析都是研究的熱點(diǎn)。目前，在役橋梁結(jié)構(gòu)可靠度分析涵蓋了時(shí)變可靠度、時(shí)空可靠度、非概率可靠度和多尺度可靠度等多個(gè)方面，但以時(shí)變可靠度為主。

時(shí)變可靠度評(píng)估方面。Chen等[84]研究了鋼筋銹蝕對(duì)鋼筋特性、開裂后混凝土性質(zhì)，以及鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度的影響規(guī)律，提出了銹蝕鋼筋混凝土柱的時(shí)變殘余承載力的評(píng)價(jià)方法。陳夢(mèng)成等[97]基于抗力和荷載相互獨(dú)立的隨機(jī)過程退化，使用條件概率嚴(yán)格得到了失效概率計(jì)算表達(dá)式，并以此分析某T型梁橋服役20年的抗力衰減規(guī)律。陳龍與黃天立[98]采用逆高斯隨機(jī)過程描述了在役鋼筋混凝土橋梁的抗力退化過程，同時(shí)采用復(fù)合泊松過程描述車輛荷載效應(yīng)，建立了基于抗力－車輛荷載效應(yīng)的雙隨機(jī)過程在役鋼筋混凝土橋梁時(shí)變可靠度分析方法。Zhou等[99]通過模擬隨機(jī)車輛荷載，考慮混凝土收縮徐變，提出了一種計(jì)算簡支預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋時(shí)變可靠度的方法。以上研究中都把抗力的概率分布類型假定為對(duì)數(shù)正態(tài)分布，但當(dāng)考慮時(shí)隔較遠(yuǎn)的抗力時(shí)，其概率分布類型是否依然服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，即是否依然服從Lindeberg定理需要進(jìn)一步分析和統(tǒng)計(jì)確定。

其他可靠度評(píng)估方面。Aryai等[100]考慮銹蝕深度的空間變異性，基于隨機(jī)場(chǎng)理論建立了鑄鐵表面銹蝕時(shí)空可靠性模型，并對(duì)鑄鐵水管道的結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行了評(píng)估。但該模型是基于均勻的高斯隨機(jī)場(chǎng)，沒有考慮非均勻的情況。Nguyen與Le[101]提出了對(duì)稱三角模糊數(shù)的等價(jià)正態(tài)隨機(jī)變量的公式，并將這些等效隨機(jī)問題轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)的基本可靠度問題，從而建立利用經(jīng)典可靠度理論計(jì)算結(jié)構(gòu)模糊可靠度的新方法。Wang等[102]介紹了一種基于可靠度的非概率可靠性結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，建立了基于面積比和可信特征距離的可靠性指標(biāo)，提出了可信序列優(yōu)化策略。Zhou等[103]提出了一種基于單位可靠度和相關(guān)理論的方法，能夠在系統(tǒng)全生命周期內(nèi)，以最少的投入評(píng)估出系統(tǒng)最合理的可靠度。這種方法被稱為系統(tǒng)可靠性綠色評(píng)估方法，為多尺度可靠度評(píng)估提供了全新的思路。由于正常使用極限狀態(tài)在工程中難以確定，因此在評(píng)價(jià)正常使用極限狀態(tài)可靠度時(shí)可考慮采用模糊可靠度來分析。非概率可靠度的不足主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)獲取和處理困難、考慮因素的不全面性以及缺乏統(tǒng)一的計(jì)算方法和標(biāo)準(zhǔn)。概率體系和非概率體系的度量方法具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，在分析初期信息量不足時(shí)可采用非概率體系，隨著信息的積累可以在原分析結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行概率體系下的可靠度分析或重新進(jìn)行嚴(yán)密的概率可靠度分析。多尺度可靠度作為一種全新的可靠度評(píng)價(jià)方法，在橋梁可靠度研究中目前還應(yīng)用較少，但隨著相關(guān)理論和技術(shù)的不斷發(fā)展，在橋梁可靠度評(píng)估中將會(huì)越來越受到重視。

橋梁性能評(píng)估除了以上方法之外，還有特爾斐專家評(píng)估法、專家系統(tǒng)法、灰色關(guān)聯(lián)度法和結(jié)構(gòu)反演法等。采用何種方法進(jìn)行評(píng)估應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況考慮，如采用標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)狀況評(píng)定法適合橋梁群，采用可靠度評(píng)估方法主要是針對(duì)單座橋梁的構(gòu)件或部件進(jìn)行評(píng)估。

如今隨著智能傳感、移動(dòng)通信、云計(jì)算和人工智能的飛速發(fā)展，可考慮構(gòu)建基于橋梁智慧監(jiān)測(cè)理論的數(shù)字孿生系統(tǒng)。采用智能傳感技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，5G通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)多源數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、降噪、篩選和融合，云計(jì)算對(duì)橋梁進(jìn)行有限元建模分析；從而達(dá)到虛實(shí)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁的多尺度、全方位的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性能評(píng)估。國內(nèi)有部分學(xué)者正在進(jìn)行此方面的研究，如許肇峰等[104]建立了以實(shí)測(cè)交通流荷載為連接的橋梁數(shù)字孿生系統(tǒng)，用于評(píng)估在役斜拉橋結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)。Dan等[105]開發(fā)了機(jī)器視覺與動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)相融合的全橋面交通荷載監(jiān)測(cè)技術(shù)，并將其初步應(yīng)用于上海附近的一個(gè)橋梁群的數(shù)字孿生系統(tǒng)中。

5 剩余使用壽命預(yù)測(cè)

隨著橋梁數(shù)量的不斷增加以及交通運(yùn)輸量的持續(xù)增長，越來越多的橋梁出現(xiàn)服役性能退化現(xiàn)象。因此，合理預(yù)測(cè)橋梁的剩余使用壽命，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)，成為橋梁安全高效運(yùn)行的關(guān)鍵。這不僅能夠節(jié)約大量資源和資金，還能有效避免因橋梁結(jié)構(gòu)性能缺損引發(fā)交通事故。

5.1 預(yù)測(cè)方法類型

橋梁壽命預(yù)測(cè)方法大致可以分為經(jīng)驗(yàn)法、類比法、加速試驗(yàn)法、人工智能法、物理模型法和概率分析法等[3，106]。經(jīng)驗(yàn)法是基于專家已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估計(jì)的方法，其結(jié)果的可信度與專家的經(jīng)驗(yàn)和水平直接相關(guān)，具有較強(qiáng)的主觀性，經(jīng)驗(yàn)法可用于初步估計(jì)，但在面對(duì)新情況和新環(huán)境時(shí)可能不具備可行性。類比法是根據(jù)在相似環(huán)境中已安全使用若干年的相似結(jié)構(gòu)來推斷目標(biāo)結(jié)構(gòu)的使用壽命，它可以用于定性的初步判斷。然而，實(shí)際上具有相似環(huán)境的相似結(jié)構(gòu)并不多，所以類比法通常作為經(jīng)驗(yàn)法的輔助手段。加速試驗(yàn)法是基于實(shí)驗(yàn)室材料快速退化與實(shí)際結(jié)構(gòu)材料退化的關(guān)系來計(jì)算結(jié)構(gòu)的壽命。該方法一方面需要一定的試驗(yàn)條件，另一方面由于加速退化與實(shí)際退化的關(guān)系尚未完全了解，導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果可能存在一定的誤差。人工智能法基于機(jī)器學(xué)習(xí)原理，利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行算法編程訓(xùn)練，從而對(duì)后期結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。其中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法是人工智能法中較為常見的一種方法。物理模型法是在基于材料性能退化規(guī)律的基礎(chǔ)上建立的退化模型。它具有較強(qiáng)的科學(xué)性和邏輯性，在混凝土和鋼筋劣化規(guī)律認(rèn)識(shí)不斷深入的情況下，物理模型法被廣泛應(yīng)用。概率分析法根據(jù)是否考慮時(shí)間可分為數(shù)理統(tǒng)計(jì)法和可靠度法。數(shù)理統(tǒng)計(jì)法的精度取決于樣本空間的大小，結(jié)果具有普遍性，不適合針對(duì)具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)，常用的有回歸分析法和馬爾可夫法?？煽慷确ㄊ窃谖锢砟Ｐ偷幕A(chǔ)上考慮時(shí)間因素而形成的方法，是評(píng)估結(jié)構(gòu)使用壽命的理想方法，也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

5.2 典型的預(yù)測(cè)方法

回歸分析預(yù)測(cè)法。回歸分析法預(yù)測(cè)是基于歷史檢測(cè)的實(shí)際橋梁技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過建立技術(shù)狀態(tài)與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系模型，來預(yù)測(cè)未來橋梁技術(shù)狀態(tài)的一種方法。當(dāng)涉及多參數(shù)的非線性擬合時(shí)，常采用最小二乘法[107]。該方法要求數(shù)據(jù)真實(shí)、樣本容量足夠且變量之間存在相關(guān)關(guān)系，另外，對(duì)預(yù)測(cè)值要進(jìn)行綜合分析和評(píng)估才能考慮是否采用。

馬爾可夫預(yù)測(cè)法。馬爾科夫過程是一種基于狀態(tài)的隨機(jī)方法，該方法假設(shè)狀態(tài)上的無記憶性和時(shí)間上的平穩(wěn)增量，在預(yù)測(cè)橋梁壽命方面具有計(jì)算簡單的優(yōu)勢(shì)。鑒于無記憶性的假設(shè)與實(shí)際不符，F(xiàn)ang與Sun[108]提出了一種基于威布爾分布的城市橋梁退化預(yù)測(cè)的半馬爾可夫過程模型，對(duì)城市橋梁的使用壽命、橋面系統(tǒng)和子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移概率以及未來退化引起的狀態(tài)等級(jí)比例變化進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)果表明半馬爾可夫模型在網(wǎng)絡(luò)級(jí)的整體預(yù)測(cè)精度優(yōu)于回歸分析方法。Chen與Mehrabani[109]利用半馬爾可夫隨機(jī)過程模擬了土海堤結(jié)構(gòu)抗力（堤頂水位損失和土體滲流長度減少）的退化情況。由上可知馬爾可夫模型提供了一個(gè)解釋不確定性的框架，與現(xiàn)有的定性離散橋梁狀態(tài)評(píng)級(jí)系統(tǒng)兼容，在網(wǎng)絡(luò)層面非常實(shí)用，但破壞狀態(tài)是基于橋梁系統(tǒng)的定性條件評(píng)級(jí)，與可測(cè)量的物理量無關(guān)，具有較強(qiáng)的主觀性。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在橋梁壽命預(yù)測(cè)中應(yīng)用較廣的是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過既有的樣本檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)、訓(xùn)練和測(cè)試，用復(fù)雜的非線性函數(shù)去模擬退化，尋找最優(yōu)解以獲得所需要的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁壽命的預(yù)測(cè)[110]。徐鳳月等[111]通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，采用附加動(dòng)量法和自適應(yīng)調(diào)整法對(duì)某混凝土橋梁剩余使用壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)。Srikanth與Arockiasamy[93]針對(duì)佛羅里達(dá)州的三座鋼筋混凝土橋橋面，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)缺失年份的狀況評(píng)級(jí)，并對(duì)其壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。盡管神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用較廣，但該方法需要建立在一定數(shù)量的樣本上，且學(xué)習(xí)訓(xùn)練時(shí)容易出現(xiàn)不收斂或收斂速度慢等問題，因此還有待于研究和改善。

可靠度預(yù)測(cè)法。由于橋梁的壽命與時(shí)間有關(guān)，因此通常利用時(shí)變可靠度來預(yù)測(cè)橋梁的壽命。其中，基于時(shí)變的“抗力-效應(yīng)”物理模型是一種常用的方法，用于求解臨界可靠度指標(biāo)。剩余壽命可以通過臨界可靠度指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間與當(dāng)前時(shí)間之差來計(jì)算。計(jì)算臨界指標(biāo)有解析解和近似解，由于解析解難以計(jì)算，因此工程中一般采用近似解，如驗(yàn)算點(diǎn)法、中心點(diǎn)法和蒙特卡洛模擬法。李杰等[112]基于抗力衰減和可靠度理論，考慮混凝土碳化、鋼筋銹蝕、預(yù)應(yīng)力損失和荷載效應(yīng)等因素，以臨界可靠指標(biāo)的形式建立預(yù)應(yīng)力混凝土橋使用壽命預(yù)測(cè)方法。郭冬梅[113]利用驗(yàn)算點(diǎn)法對(duì)某橋梁的相關(guān)構(gòu)件時(shí)變可靠度進(jìn)行了計(jì)算，并進(jìn)行了壽命預(yù)測(cè)。Chen[79]基于混凝土開裂演化和抗彎能力退化的伽馬隨機(jī)過程，提出了銹蝕損傷鋼筋混凝土梁的剩余抗彎承載能力評(píng)估方法，并以此預(yù)測(cè)其剩余使用壽命，結(jié)果如圖6所示。從圖可知，荷載大小與粘結(jié)效應(yīng)對(duì)梁的剩余使用壽命影響很大。可靠度預(yù)測(cè)法適用于單座橋梁分析，具有較強(qiáng)的邏輯解釋性。但退化模型在數(shù)據(jù)需求和建模方面代價(jià)較高，因此對(duì)于大型橋梁來說效率相對(duì)較低。

除以上幾種典型的預(yù)測(cè)方法外，還有其他預(yù)測(cè)方法，如灰色理論預(yù)測(cè)方法與威布爾分布預(yù)測(cè)方法等。由于橋齡壽命影響因素多且有些過于復(fù)雜，難以進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)，因此更需深入研究。

6 預(yù)防性維護(hù)策略制定

橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)性能發(fā)生退化后，需要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，以有效降低退化速度，提高在役橋梁服役性能水平，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。對(duì)于如何養(yǎng)護(hù)維修，需要考慮最佳時(shí)間，過早會(huì)造成資源浪費(fèi)，過晚又達(dá)不到效果。

養(yǎng)護(hù)工程根據(jù)養(yǎng)護(hù)目的和養(yǎng)護(hù)對(duì)象，可分為日常養(yǎng)護(hù)、預(yù)防養(yǎng)護(hù)、修復(fù)養(yǎng)護(hù)、專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)和應(yīng)急養(yǎng)護(hù)。根據(jù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間點(diǎn)不同，橋梁養(yǎng)護(hù)又可分為矯正性養(yǎng)護(hù)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)[114]。相比矯正性養(yǎng)護(hù)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)在于養(yǎng)護(hù)時(shí)間的提前性，養(yǎng)護(hù)時(shí)間需要根據(jù)養(yǎng)護(hù)的經(jīng)濟(jì)性和橋梁的技術(shù)狀況等科學(xué)確定。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的核心工作主要是成本效益分析及最優(yōu)養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)分析，成本效益分析主要是對(duì)橋梁養(yǎng)護(hù)成本的計(jì)算與預(yù)測(cè)，分析養(yǎng)護(hù)方案能帶來的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。我國預(yù)防性養(yǎng)護(hù)目前主要體現(xiàn)在道路方面，橋梁還沒有形成一套完整的體系，未來橋梁養(yǎng)護(hù)將主要以預(yù)防性養(yǎng)護(hù)為主[115]。

橋梁維修有基于狀態(tài)和基于可靠度兩種方法，目前應(yīng)用最廣的是基于狀態(tài)的維修方法，基于可靠度的維修方法還處于探索階段，是未來的發(fā)展方向，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修與可靠度的大致關(guān)系見圖7。另外，維修不僅要考慮費(fèi)用問題，也要考慮橋梁狀況、橋梁可靠度和橋梁壽命等方面的問題，盡可能做到在約束條件下的多目標(biāo)優(yōu)化。如何做到多目標(biāo)優(yōu)化涉及到優(yōu)化理論和方法問題。修復(fù)之后能否達(dá)到既定的目標(biāo)要求，又需要對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)估。

6.1 多目標(biāo)優(yōu)化的維護(hù)策略

橋梁維護(hù)的最優(yōu)方案在考慮多種決策目標(biāo)時(shí)會(huì)變得更加復(fù)雜。除了控制成本和增加使用壽命之外，高可靠性和良好的技術(shù)狀態(tài)也是需要考慮的目標(biāo)。因此，如何在權(quán)衡眾多目標(biāo)的情況下，綜合考慮并得出最優(yōu)的維護(hù)方案，是當(dāng)前亟須解決的問題。

Shim等[116]以橋面性能和養(yǎng)護(hù)成本兩方面作為優(yōu)化目標(biāo)，提出一種適用于非凸問題且只產(chǎn)生Pareto最優(yōu)解集的改進(jìn)求解方法。Yang與Frangopol[117]針對(duì)疲勞關(guān)鍵細(xì)節(jié)的檢查和維護(hù)問題，以預(yù)期生命周期成本、預(yù)期檢查成本和預(yù)期維護(hù)成本三方面為優(yōu)化目標(biāo)，利用動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得到生命周期成本最低的檢查維護(hù)方案。Xin等[118]提出了一種基于長短期記憶模型的路面粗糙度指數(shù)序列預(yù)測(cè)方法，結(jié)合系統(tǒng)可靠性分析和遺傳算法進(jìn)行路面維護(hù)優(yōu)化，通過遺傳算法得到最優(yōu)的維護(hù)策略，在預(yù)測(cè)效益、延長服務(wù)壽命和生命周期成本之間取得最佳平衡。Chen與Mehrabani[109]根據(jù)土堤全壽命周期失效率分布和全壽命成本分析，建立成本最小化和風(fēng)險(xiǎn)最小化雙重目標(biāo)函數(shù)，獲得了土堤維護(hù)策略的最優(yōu)解集。戴理朝等[119]以橋梁網(wǎng)絡(luò)整體性能最優(yōu)、碳排放量和維修總成本最小為目標(biāo)，以橋梁個(gè)體滿足最低性能要求為約束條件，構(gòu)建了橋梁網(wǎng)絡(luò)多目標(biāo)維修決策優(yōu)化模型。

在確定最佳橋梁維修策略時(shí)，需要綜合考慮橋梁的實(shí)際情況，并采用多目標(biāo)優(yōu)化方法。這意味著不僅要考慮單一種類的維修措施，還可以考慮多種維修措施的組合方案，以實(shí)現(xiàn)更好的維修效果。多目標(biāo)優(yōu)化的目標(biāo)可以包括但不限于安全性、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、社會(huì)影響和環(huán)境保護(hù)等方面。

6.2 智能優(yōu)化算法

傳統(tǒng)優(yōu)化算法能較好地解決單極值問題，但在面臨多極值問題時(shí)往往遇到困難。但智能優(yōu)化算法對(duì)比卻表現(xiàn)出色。智能優(yōu)化算法通過模擬自然界的進(jìn)化、群體行為或其他啟發(fā)式方法，能夠有效地搜索解空間中的多個(gè)最優(yōu)解。智能優(yōu)化算法有遺傳算法、蟻群算法、粒子群優(yōu)化算法等。這些算法不依賴于問題特定的信息，可以應(yīng)用于各種復(fù)雜的優(yōu)化問題。在橋梁多目標(biāo)養(yǎng)護(hù)維修方面，智能優(yōu)化算法也得到了廣泛的應(yīng)用，特別是基于遺傳算法和蟻群算法的橋梁養(yǎng)護(hù)維修優(yōu)化方法已經(jīng)取得了顯著的成果。

智能優(yōu)化算法為橋梁維護(hù)策略的多目標(biāo)優(yōu)化提供了有效的方法。Hosein等[120]將遺傳算法與離散事件仿真相結(jié)合，提出了基于仿真的橋梁維修優(yōu)化框架，以確定考慮維修資源有限的最佳維修計(jì)劃，實(shí)際案例研究表明該方法具有查找最佳維護(hù)計(jì)劃的能力，提高了優(yōu)化計(jì)劃的效率以及估算成本的準(zhǔn)確性。Abdelkader等[121]考慮構(gòu)件性能指標(biāo)最大化、成本最小化、交通中斷持續(xù)時(shí)間最小化和環(huán)境影響最小化四個(gè)主要目標(biāo)建立優(yōu)化模型，引入指數(shù)混沌差分進(jìn)化算法對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行計(jì)算。Zhang與Wang[122]把橋梁多個(gè)參數(shù)整合到整體網(wǎng)絡(luò)性能和維護(hù)成本的全局目標(biāo)函數(shù)中，利用元啟發(fā)式優(yōu)化算法對(duì)其進(jìn)行求解，以獲得退化橋梁網(wǎng)絡(luò)中橋梁的優(yōu)先維護(hù)等級(jí)。

智能優(yōu)化算法在尋找全局最優(yōu)解方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，但也存在一些不足之處，比如算法需要大量計(jì)算資源，可能陷入局部最優(yōu)解，對(duì)問題的建模與參數(shù)調(diào)整敏感和可能存在收斂速度慢等問題。盡管存在這些不足，智能優(yōu)化算法仍然是解決許多實(shí)際問題的有效工具，并且在不斷發(fā)展和改進(jìn)中。

7 結(jié)束語

本文從橋梁材料劣化機(jī)理、材料力學(xué)性能退化、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化模擬、橋梁服役性能評(píng)估、剩余使用壽命預(yù)測(cè)和預(yù)防性維護(hù)策略制定等六個(gè)方面進(jìn)行了闡述，分析了鋼筋混凝土橋梁服役性能退化、評(píng)估、預(yù)測(cè)與提升等研究現(xiàn)狀，指出了相關(guān)理論和研究的不足，得出以下結(jié)論：

1） 研究鋼筋與混凝土的材料機(jī)理可為建立結(jié)構(gòu)性能退化模型、預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的使用壽命以及制定最優(yōu)的維修養(yǎng)護(hù)策略提供理論依據(jù)。在研究其劣化機(jī)理時(shí)，應(yīng)充分考慮多因素耦合作用，并力求與實(shí)際環(huán)境相結(jié)合。另外，材料微觀損傷對(duì)宏觀力學(xué)性能影響的定量關(guān)系有待于進(jìn)一步探索。

2） 結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化有理論模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷龋鞣N模型各具特色，應(yīng)相互借鑒、取長補(bǔ)短。針對(duì)不同材料與構(gòu)件應(yīng)科學(xué)的選擇，并應(yīng)考慮多模型相結(jié)合，綜合對(duì)比得出最優(yōu)結(jié)果。對(duì)于各種材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的性能退化研究，可以考慮真實(shí)環(huán)境下的多因素耦合力學(xué)性能退化試驗(yàn)，以獲得與實(shí)際相匹配的數(shù)據(jù)。

3） 橋梁技術(shù)狀態(tài)評(píng)定作為橋梁服役狀態(tài)評(píng)估的一種方法，具有操作簡單、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，但評(píng)定結(jié)果的準(zhǔn)確性會(huì)受檢查人員的主觀性影響。而時(shí)變可靠度法為更加科學(xué)的評(píng)估橋梁服役性能提供了有效途徑，但統(tǒng)計(jì)參數(shù)的精確性和隨機(jī)因素的全面性對(duì)可靠度計(jì)算的準(zhǔn)確性影響較大。對(duì)重要橋梁可考慮研究構(gòu)建數(shù)字孿生系統(tǒng)，以對(duì)橋梁服役性能進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評(píng)估。

4） 橋梁剩余使用壽命預(yù)測(cè)是橋梁智能運(yùn)維中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，為科學(xué)制定養(yǎng)護(hù)和維修計(jì)劃提供依據(jù)。目前，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)橋梁剩余使用壽命仍然具有挑戰(zhàn)性，但明確材料劣化、結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化和結(jié)構(gòu)可靠度三者之間的內(nèi)在聯(lián)系對(duì)橋梁壽命預(yù)測(cè)具有關(guān)鍵作用。

5） 在進(jìn)行橋梁養(yǎng)護(hù)維修時(shí)，應(yīng)根據(jù)橋梁實(shí)際情況盡可能的確定各種優(yōu)化目標(biāo)，選擇合適的優(yōu)化方法，制定最佳維護(hù)策略，達(dá)到最好的維修效果。同時(shí)研究維修后的橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和維修效果，可為后期再維修提供技術(shù)支持。

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第一作者：陳華鵬（1964─），男，教授，研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、智能交通基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)性能評(píng)估，以及智能運(yùn)維等。E-mail：hp.chen@ecjtu.edu.cn