随着公路交通事业的不断发展,投入使用的桥梁在交通荷载、环境荷载的作用下,材料性能逐渐退化、裂缝萌生与发展,导致承载能力明显降低,严重威胁桥梁的运营安全,而应对和减缓灾害的有效途径通常都是以预警和预防为主的,有必要对既有桥梁开展安全预警方面的研究。因此,以西北干寒地区既有桥梁为研究对象,以预警理论为基础,以灰色关联故障树为方法,建立一套适合西北干寒地区既有桥梁的预警体系,开展既有桥梁安全预警研究,确定总预警值,根据综合警限的划分确定警度,发出预警信号,以便减少事故。首先分析西北干寒地区既有桥梁在安全性方面存在的主要问题,由《公路桥涵养护规范》可知外观检查是进行预警工作必不可少的环节,通过对既有桥梁进行外观检查,从中发现一些典型病害;在此基础上,结合《公路桥梁承载能力检测评定规程》及《公路桥梁技术状况评定标准》,从影响既有桥梁构件安全性的主要因素入手,建立西北干寒地区既有梁桥安全影响因素图,进一步分析既有桥梁各病害的外观表现、产生原因及造成的影响;从连霍高速永昌至山丹段既有桥梁病害的调查分析中,识别出桥墩、桥台、支座、主梁、桥面铺装等九个构件易发生病害,利用数理统计的方法分别估计和检验九个构件的病害概率分布,从而得到西北干寒地区既有桥梁的病害概率分布。预警理论主要研究预警系统的构成要素、理论框架及特点,绘制预警系统工作流程图;介绍几种确定警限和警度的常用方法,并重点分析本文拟采用的系统化方法所需遵守的多数、半数、均数三种原则的含义,为接下来的预警研究做准备工作。在预警理论研究的基础上进行预警系统研究,通过预警指标选择的原则,结合第二章既有桥梁的主要影响因素,选择对象属性解析法和主成分分析筛选变量法进行预警指标的筛选,构建西北干寒地区既有梁桥安全预警指标体系;以预警理论为基础,将预警指标转化为故障树的形式,采用灰色关联故障树建立多因素耦合预警模型进行预警研究,确定总预警值;利用系统化方法,结合GARCH模型,并依据多数原则、半数原则、均数原则得到综合警限值,结合经验总结、既定标准等,按照“危险程度”将警度分为无警、轻警、重警、巨警四个等级,从而判断是否需要发出预警信号,完成预警工作;在不同警度的情况下,整理归纳各构件的影响因素所采取的应对措施。最后,以连霍高速K2077+433永山段钢筋混凝土梁桥为例,利用该预警模型进行预警研究,发出预警信号,绘制预警信号图。通过调查实际施工现场采取的应对措施可知,此预警结果基本符合实际情况。在故障树分析法的基础上引入灰色关联理论分析各种破坏模式之间的关联度,在定量分析的基础之上结合定性,可以综合评价西北干寒地区既有桥梁发展变化的趋势并进行预警,从而充分认识桥梁的安全状况,提出相应的解决措施,使其保持正常运营。