既有结构时变可靠度预测模型及计算方法研究

在复杂环境与荷载作用下,桥梁的抗力会随着时间的推移而退化,可靠性降低,导致桥梁提前破坏,这关系到桥梁耐久性、适用性和安全性问题。准确评估桥梁的安全状况,为桥梁管养部门在维护、维修和修复等方面及时提出合理建议措施,意义重大。文章首先建立了Gamma随机过程抗力退化模型与泊松（Poisson）随机过程荷载模型。在此基础上,基于抗力和荷载效应相互独立的基本假定,使用条件概率公式,严格得到了结构失效概率计算表达式,并提出了一种改进的时变可靠度Monte Carlo计算方法,最后用Matlab语言编制了相应计算程序。作为一个应用算例,利用文章所建立的双随机过程模型和可靠度计算方法,分析了某现钢筋混凝土T型梁桥服役20 a的抗力可靠度衰减规律。与传统的时变可靠度计算方法相比,本文方法不但可行、有效,而且效率高。另外,以腐蚀机制下的桥梁抗力退化模型为例,预测得到桥梁在后30 a时的失效概率以及可靠指标。     

服役钢筋混凝土桥梁时变可靠性分析

分析了影响桥梁抗力变化的因素,讨论了桥梁抗力的衰减模型,并根据已有抗力信息采用回归分析方法及最小二乘法确定模型参数的方法,建立抗力随时间变化的可靠度分析模型.对某座实际钢筋混凝土桥梁的可靠度进行了分析研究.结果表明所研究方法的可靠性和有效性.     

在役钢筋混凝土T梁桥时变可靠度分析

在役期间的桥梁在荷载和环境侵蚀(如钢筋锈蚀)等因素的影响下,结构可靠度会随着在役时间的延长而降低。建立结构抗力时变概率模型和荷载效应概率模型,构建桥梁结构功能函数,基于Matlab分别采用一次二阶矩法、JC法和Monte Carlo法实现可靠度计算。以一座4×20m在役钢筋混凝土简支T梁桥为例进行时变可靠度分析,结果表明:该桥在服役15a后的结构可靠度大于规范目标可靠度要求,在服役70a左右的时候达到目标可靠度。     

考虑不同失效模式的钢筋混凝土梁时变可靠度分析

考虑钢筋混凝土梁受弯和受剪破坏两种主要失效模式,对比分析了钢筋锈蚀影响下主梁两种失效模式的时变可靠指标变化,探讨了不同失效模式相关系数的变化规律,进而采用Ditlevsen窄界限理论计算了主梁构件时变可靠指标.分析结果表明:在钢筋混凝土梁轻微锈蚀情况下,以抗弯失效为主;而在深度锈蚀情况下,以抗剪失效为主.在锈蚀影响下,...     

既有钢筋混凝土梁桥的承载力可靠度分析

承载力可靠度是反映既有钢筋混凝土梁桥安全性的重要指标．对于既有钢筋混凝土梁桥,其材料强度和结构尺寸可以通过现场检测获得,同时,在桥梁服役期间内,桥梁已经承受了某一水平荷载的验证,并且桥梁各主要失效模式问存在相关性．综合考虑多种因素,建立了既有钢筋混凝土梁桥承载力可靠度分析的模型和方法,并应用于一座跨径为19．5m的5片简支梁桥的承载力可靠度评估中．     

服役公路桥梁的时变可靠指标计算

为了对服役结构的可靠性进行正确评估, 必须考虑时间变化的影响, 将结构服役时间离散为若干个时间点, 利用各个时间点上随机的结构抗力和荷载效应, 给出服役结构时变可靠指标简化计算公式, 分析抗力衰减模式、可变荷载增加大趋势以及服役时间对可靠指标的影响。分析结果表明: 在结构抗力和荷载效应保持不变情况下, 随着服役时间的增长, 结构的可靠指标降低, 结构可靠指标的变化规律因抗力衰减模式和荷载增大趋势的不同而有差异。     

既有双筋矩形截面受弯构件时变可靠性分析

在同时考虑混凝土损伤和钢筋损伤及材料强度随时间劣化的情况下,结合规范中的设计计算公式,研究既有双筋矩形截面受弯构件抗力时变计算模型,并给出其时变抗力计算简化公式和时变可靠度指标。结合工程实例进行了计算分析,计算结果验证了本方法与现行可靠性鉴定标准的结果相吻合。     

既有双筋矩形截面受弯构件时变可靠性分析

在同时考虑混凝土损伤和钢筋损伤及材料强度随时间劣化的情况下,结合规范中的设计计算公式,研究既有双筋矩形截面受弯构件抗力时变计算模型,并给出其时变抗力计算简化公式和时变可靠度指标。结合工程实例进行了计算分析,计算结果验证了本方法与现行可靠性鉴定标准的结果相吻合。     

既有刚架混凝土拱桥时变可靠性分析

为了研究抗力衰减函数系数、荷载横向分布系数和荷载增长系数对服役期间的刚架混凝土拱桥可靠度的影响,将抗力衰减函数系数、荷载横向分布系数和荷载增长系数视为随机变量,对结构的可靠性进行了分析.结果表明荷载横向分布系数和荷载增长系数对结构可靠性的影响较大,抗力按不同的规律衰减导致结构的可靠指标降低趋势表现出不同的规律,因此应根据结构的实际服役环境来确定抗力的衰减规律,从而利用可靠指标的变化规律对结构制定合理、经济的养护维修及加固方案.     

基于两参数威布尔分布的铁路钢筋混凝土梁疲劳抗剪寿命可靠度

采用标准疲劳列车作为疲劳荷载，计算了标准设计的１６ｍ、２０ｍ铁路钢筋混凝土梁在三个不同运量等级线路上的疲劳抗剪寿命；并基于两参数的威布尔分布估计了铁路钢筋混凝土梁疲劳抗剪寿命可靠度。     

在役混凝土桥梁构件可靠性实用评估方法

为了实现对在役混凝土桥梁构件可靠性的快速评估, 建立了考虑活载影响修正系数及评估基准期影响的汽车荷载效应概率模型, 给出了基于抗力分项系数和界限系数的在役混凝土桥梁构件承载力等级的评定标准。以构件的受力状态、抗力损伤程度、汽车荷载效应与恒载效应之比及评估基准期4个主要因素为依据, 通过大量运算提出了在役桥梁构件承载能力可靠性评估方法。依据《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T50283—1999)中的方法求得一座在役桥梁可靠指标为4.21, 对应结构安全等级为二级; 采用本文方法得到检算指标为0.994, 评价结果为二类, 与规范评定的结果接近, 表明该方法简便、可行。     

预应力混凝土梁超载能力分析

为了验证利用有限元法分析预应力混凝土梁极限承载能力的准确性,对T形预应力混凝土模型梁进行了极限承载力加载破坏试验,采用ANSYS有限元程序,建立了T梁的分离式有限元模型,分析了模型梁从加载到破坏全过程的受力和变形。发现利用实验与有限元法得到T梁的荷载-挠度曲线与荷载-应变曲线的变化趋势一致,并呈现良好的非线性,但是通过荷载试验得到T梁的超载能力为9.07 kN.m,按照有限元分析得到的超载能力为12.48 kN.m,偏差较大,原因是分析模型偏于理想化。分析结果表明:利用有限元法在总体上能够有效地模拟钢筋混凝土梁受力全过程中各个量的非线性变化,对超载能力的求解是可行的。     

模糊神经网络在钢筋混凝土桥梁结构可靠度分析中的应用

钢筋混凝土桥梁结构可靠度分析中存在着模糊性问题,计算结构可靠度的传统方法没有考虑结构的模糊性问题．将模糊神经网络用于钢筋混凝土桥梁结构的可靠度计算,用神经网络来构造模糊系统,实现输入、输出隶属函数的自动调整,并给出了模糊神经网络计算结构可靠度的步骤．最后通过两个算例来计算结构可靠度,计算结果表明,模糊神经网络法计算结果与JC法计算结果比较接近,该方法可以用于桥梁结构的可靠度计算,特别是可用于功能函数不能显示表达的可靠度计算．该方法的缺点是计算用时稍长以及训练、检验样本的来源存在问题．     

HB-FRP加固混凝土梁研究综述

为总结混合粘贴纤维复合材料(HB-FRP)加固方法的研究成果, 推动其在混凝土梁维修加固领域的更广泛应用, 调研了HB-FRP加固法的研究现状, 揭示了外贴HB-FRP在外荷载和环境侵蚀下容易发生剥离的问题; 阐述了HB-FRP抑制FRP加固后剥离的工作机理, 分析了HB-FRP加固体系的构造特征及其对界面黏结力的影响; 总结了已有黏结-滑移模型和剥离荷载模型, 研究了加固梁的抗弯和抗剪性能; 分析了当前工作的不足, 并展望了下一步的研究方向和思路。分析结果表明: 外荷载和环境侵蚀均可能引起FRP剥离, HB-FRP加固同时发挥了化学黏结、摩擦和销栓作用, 有效地抑制了FRP剥离; 目前几种HB-FRP黏结-滑移关系的主要区别为达到界面黏结强度时FRP是否会发生稳定的滑移; 黏结界面极限剥离荷载取决于其黏结-滑移关系; HB-FRP加固可用于正截面抗弯和斜截面抗剪, 加固梁承载力和加固效率可得到大幅提高; 增加FRP配置率和钢扣件数量能有效提高加固梁的抗弯能力, 钢扣件间距对加固梁承载力的影响和加固设计准则还不明确, 裂缝和外荷载对加固梁的剥离荷载、材料利用率和破坏模式影响显著; 加固梁抗剪强度的增加主要来自FRP和混凝土提供的剪力, 而箍筋的影响较弱; 增加FRP加固量和减小条带间距能显著提高加固梁的抗剪承载力; 后续应继续研究HB-FRP加固设计理论, 提出考虑材料与构造特征的黏结特性计算模型和基于界面剪力的HB-FRP钢扣件间距设计方法, 进而建立HB-FRP加固混凝土梁的优化抗弯、抗剪设计方法和设计公式。     

超载对RC梁桥疲劳可靠性的影响分析

基于传统的用于疲劳可靠性分析的累积损伤模型和英国BS5400规范中标准疲劳车,以某钢筋混凝土梁桥为背景,研究了车辆超载对钢筋混凝土梁桥疲劳可靠度的影响和车辆超载与交通量增长同时作用下该钢筋混凝土梁桥疲劳可靠度的时变规律。研究结果表明：在相同的使用寿命情况下,超载水平越高,细节的疲劳可靠度指标越低,发生疲劳失效的概率相应也越大;同时考虑超载与交通量增长将大大缩短桥梁的疲劳寿命。与只考虑超载情况相比,服役后期细节的疲劳可靠度指标将急剧减小,桥梁在设计基准期内发生疲劳破坏的风险将显著增加。     

既有混凝土桥梁结构的动态可靠性分析

既有混凝土桥梁结构在荷载、环境、材料以及使用时间等因素的影响下,结构的性能会逐步劣化,结构性能的劣化使得结构的实际可靠度比原设计的可靠度降低.而既有结构可靠性指标逐渐下降的过程是一个动态的过程.论述了考虑抗力变化的结构动态可靠度,提出了结构动态可靠度的分析计算方法.此方法简便易行,且形式上能够与现有的结构可靠度分析方法相协调,因而可以作为既有混凝土桥梁结构可靠度分析的参考方法.     

钢筋混凝土桥梁的耐久性

介绍了现行公路桥梁规范控制耐久性的规定 ,以及提高钢筋混凝土桥梁耐久性的新方法。