服役桥梁构件随机场参数估计及估计方法比较分析

为了估计服役钢筋混凝土结构材料性能和结构尺寸参数的波动系数,以3片服役36 a的RC梁为研究对象,首先对样本梁的保护层厚度和混凝土抗压强度进行了测量,运用普通Kriging法对实测结果进行了空间插值以获取更多的有效数据。其次,采用自相关函数(ACF)法和半变异函数(SVF)法对保护层厚度和混凝土抗压强度的波动系数进行了估计。然后,基于246根锈蚀钢筋不同位置的点蚀系数实测值,得到钢筋锈蚀不均匀系数的波动性质,且基于一维随机场理论对梁进行离散,根据不同估计方法得到的相关系数将随机变量转化为空间相关变量,得到各个离散单元的参数值,进而得到各离散梁单元和整梁的抗弯承载能力。最后,结合锈蚀梁的理论弯矩值与承载力试验结果,对上述两种估计方法进行了比较分析。结果表明:由SVF法得到的混凝土抗压强度和保护层厚度的波动系数均值分别为2. 242和2. 467,均大于由ACF法得到的对应值,且混凝土抗压强度的波动范围随着波动系数值的增加而减小;同一锈蚀钢筋表面蚀坑之间的分布并未存在很强的相关性;基于SVF法估计得到的理论弯矩值较基于ACF法估计得到的对应值与试验结果更为接近,且前者的平均相对误差为6. 52%,比后者的对应值低33. 19%,说明与ACF法相比,SVF法更能精确估计参数的波动性质。