混凝土结构碳化寿命可靠度分析

探讨混凝土碳化机理及其影响因素,提出结构随机寿命概念.应用随机原理和可靠度理论,对混凝土结构碳化寿命进行耐久性可靠度分析,进而提出适合计算的碳化寿命预测方法.在取得现场实测有关数据后,考虑实际可靠度指标和耐久性失效多重标准,利用锈蚀开裂计算公式,对结构构件进行碳化可靠度分析,预测其剩余碳化寿命,可由定性分析和评估结构可靠性,升级为定量预测其剩余寿命.对混凝土结构耐久性失效准则的合理选择,是进行耐久性评估与寿命预测的重要前提,并不存在一个规定不变的耐久性评估准则.以碳化程度为基础的耐久性失效准则,对于重要结构及其构件是适宜和可靠的.     

钢筋锈蚀后砼耐久性的模糊可靠度分析

基于钢筋锈蚀引起砼开裂机理,考虑钢筋锈胀引起砼结构失效具有明显的模糊性,将模糊概率的数学模型引入锈蚀砼结构的可靠度分析中.对砼因钢筋锈胀开裂引起的耐久性失效进行模糊可靠度分析,建立钢筋锈蚀后耐久性模糊可靠度分析模型.通过算例证明,该方法符合实际情况,可用于工程实践.     

既有桥梁外贴纤维布加固后可靠度分析

对国内外大量纤维布加固试验进行了分析计算,得到了钢筋混凝土矩形桥梁构件计算模式不定性系数的统计参数.讨论了钢筋锈蚀、混凝土强度、纤维布加固耐久性以及荷载等影响因素变化对既有桥梁结构承载力的影响,参考既有桥梁结构全寿命可靠度分析,确定了加固后既有桥梁锈蚀延迟期的长度.在国内外纤维片材加固混凝土结构的耐久性试验的基础上,提出在加固后可以不考虑纤维布材料的老化及其纤维布材料与混凝土粘结界面的退化,使加固后钢筋混凝土构件承载力极限状态可靠度分析得到简化.研究了加固后既有桥梁抗力计算方法,并结合一座实际桥梁工程进行了加固后可靠度计算.该方法具有一定的工程应用意义,可以作为既有桥梁加固评估的理论依据.     

考虑拉索锈蚀与松弛的弦支筒壳结构可靠性分析

针对弦支筒壳结构中因拉索的锈蚀和松弛而引起的拉索预应力损失问题,基于可靠度理论,采用大型有限元分析软件ANSYS中的PDS模块对弦支筒壳结构进行了正常使用极限状态下拉索的可靠性分析.选取预应力损失对其影响较大的中部拉索进行锈蚀与松弛的模拟,通过使拉索横截面积和预应力呈百分比递减,分别模拟了单根和多根拉索的锈蚀与松弛.得到不同位置处拉索的可靠度指标根据输出的不同位置处的可靠度指标及其变化趋势,并据此得出拉索的锈蚀对结构可靠度的影响有一定的缓冲,松弛对结构可靠度的影响呈线性相关等结论.     

在役结构剩余寿命预测

结合对锈蚀钢筋的材料性能变化和混凝土强度随时间变化的规律的研究,建立了一般大气环境中钢筋混凝土构件的抗力衰减随机过程,对服役全过程可靠度指标进行了动态观察.依据电化学原理,建立计算钢筋锈蚀量的数学模型.在实际β水准和耐久性失效水准的基础上给出计算结构剩余寿命的方法.同时,运用实际检测和实验验证了剩余寿命预测方法的可行性.     

考虑多失效模式老龄平台结构可靠性分析

针对老龄平台结构存在的多种退化失效因素,综合考虑疲劳失效、腐蚀失效和静强度失效这3种失效模式,建立每种失效模式的可靠度模型,并相应给出可靠度计算方法.通过相关系数研究任意两种失效模式之间的相互影响,进而提出两种计算3种退化失效模式全耦合作用下可靠度的方法:一是根据O. Detlevsen窄界限理论计算可靠度指标上、下限,二是通过将疲劳裂纹扩展和腐蚀退化引起的总抗力衰减引入静强度退化失效模型中,得到3种失效模式的耦合失效概率.实际算例结果表明:在不同服役阶段构件具有不同的主导失效模式;任意两种失效模式的耦合可靠度均低于单一失效模式的可靠度,3种失效模式耦合可靠度最低.     

考虑多种失效模式的锈蚀钢混构件失效概率研究

针对由氯离子侵蚀引起的锈蚀钢混构件的抗力退化及可靠度变化问题,基于考虑扩散系数分段衰减的混凝土中氯离子浓度的计算模型,首先建立了钢筋锈蚀起始时间Tc和动态直径D(t)的计算模型,然后对考虑多种失效模式情况下的构件失效概率进行了分析。     

在役混凝土构件耐久性的评判准则

针对在役混凝土结构的主要特征、损伤状况、破坏情形及其耐久性的基本特点,将混凝土构件耐久性评定指标分为定性指标和定量指标两大类.分析定性指标中的环境条件、钢筋锈蚀程度,以及定量指标中混凝土碳化深度、混凝土保护层厚度、裂缝宽度、钢筋锈蚀量和构件承载力衰减等影响混凝土构件耐久性的因数,设计各指标的评定方法,并制定相应的评定标准.建立在役混凝土构件耐久性的系统评判模型,以供在役混凝土构件的损伤判别、耐久性失效评定.     

葵花双撑杆型索穹顶预应力及多参数敏感度分析

提出了一种新颖的葵花双撑杆型索穹顶结构,具有斜索数量少、施工张拉成形方便、可有效防止环索滑移等显著特点;基于节点平衡方程,给出了全套预应力态索杆内力的递推计算公式,对结构的下弦环索数、矢跨比、下弦节点位置、是否开设内孔等参数做了72个算例,并验证了预应力态索杆内力计算公式是精确解.分析结果表明,结构预应力态时索杆内力从内圈向外围是成倍递增的;下弦节点位置沿竖向与水平向发生改变后,均使预应力态索杆内力发生较大的变化;矢跨比在0.1～0.2范围内时,矢跨比对索杆内力的影响较小;说明了结构矢跨比、结构中部是否开孔属非敏感性参数,而下弦环索数、下弦节点位置则属敏感性参数,在进行结构设计时应重点考虑.该结构形式的提出为索穹顶的选型、设计计算和施工提供了新方案、新思路.     

一种不依赖失效路径的结构体系可靠度分析方法

传统的结构体系可靠度分析方法依赖于结构失效路径的分枝和约界技术,导致主要失效模式难以识别、体系失效概率计算工作量巨大.鉴于此,本文结合弹性模量缩减法和随机有限元法,提出了一种不依赖失效路径的结构体系可靠度分析方法.首先利用随机有限元法计算结构的随机响应量,据此定义单元承载比和基准承载比,以判别结构在不同受力状态下的高承载单元.然后利用变形能守恒原理建立结构内力重分布和损伤演化模拟的随机弹性模量缩减法,进而根据塑性极限状态下高承载单元的弹性模量缩减幅度确定结构主要失效模式,并利用多失效模式的联合失效概率计算结构体系可靠度.研究表明,该方法消除了传统方法中潜在失效路径对主要失效模式识别和失效概率计算的干扰,能够取得更高的计算效率和精度.     

冻融和锈蚀环境下混凝土受弯构件的刚度计算模式研究

针对东北寒冷地区混凝土结构耐久性问题开展试验研究,分析了冻融循环和钢筋锈蚀共同作用下钢筋混凝土受弯构件的受力性能,揭示了冻胀现象和钢筋锈蚀对钢筋混凝土受弯构件抗变形能力的影响规律,并建立了冻融和锈蚀环境下混凝土受弯构件的刚度计算模型,经试验验证、分析对比结果表明,计算模型合理可行.     

混凝土曲轴构件粘贴FRP加固试验与计算方法

针对混凝土曲轴构件内弧粘贴FRP加固弦剥离削弱结构加固效率的不合理性,基于结构整体内力平衡的计算方法,提出了任意荷载作用下混凝土曲轴结构内力计算解析公式.通过静力平衡方程与挠度微分方程推导得出界面剥离应力与黏结剪应力计算关系式,提出了内力及界面黏结剪应力和界面剥离应力的解析关系;通过给出粘贴层强度控制阈值,得到了外荷载与曲轴结构加固材料之间的平衡方程.结合三榀曲轴构件粘贴FRP加固模型试验,测试并分析了分步加载全过程的关键截面应变、变形及极限荷载,通过与测试得到的极限荷载等关键力学参数的对比,验证了混凝土曲轴构件内弧粘贴FRP加固计算方法的正确性.     

柔性预应力索杆钢结构张拉过程跟踪计算方法

柔性的预应力索杆钢结构在张拉过程中，构件同时发生刚体运动和弹性变形，这一问题不能用传统的有限元方法来求解．基于柔性多体系统动力学，建立了一种索杆单元的动力学模型，同时考虑了构件的刚体运动与弹性变形，推导了相应的运动学方程、几何约束方程和动力学控制方程．该方法可以对张拉全过程进行跟踪，找到结构的运动稳定路径和最终的静平衡构形，计算出构件内力的连续变化过程．数值算例表明该方法实用有效，计算精度高．     

带梁式转换层框支剪力墙结构抗连续倒塌分析

为研究带梁式转换层框支剪力墙结构的抗连续倒塌能力及变形程度,通过有限元软件建立本结构的三维模型,基于备用荷载路径法,以某带梁式转换层的框支剪力墙结构为研究对象,选取不同失效工况分别进行非线性分析,研究初始破坏后剩余结构的节点位移、内力机制及内力重分布过程.结果表明:根据各个工况下对失效点变形情况可得底层位移大于转换层位移;同层不同位置柱的对应位移大小依次为角柱、内柱、长边中柱、短边中柱;承重柱失效后其相邻构件的不平衡内力分担情况遵循"就近原则".     

连续梁倒拆施工倾覆稳定性的体系可靠度方法

针对连续梁双悬臂挂篮逆施工顺序拆除施工的纵向倾覆稳定性,采用可靠度方法对其进行安全评价.提出因果链模式的体系可靠度方法,推导拓展了全概率公式的应用范围,并据此推导了因果链模式体系可靠度计算公式,计算结果和串并联联接模式很好吻合.推导拓展了贝叶斯公式的应用范围,分析得出导致体系失效最主要的失效模式.对最主要的失效模式进行了参数敏感性分析,得出可以指导拆除施工抗倾覆问题的结论,即吊索强度、根数和钢管桩强度以及切割不对称误差对拆除体系倾覆安全可靠度影响非常大.     

大气环境下预应力结构的耐久性设计理论

针对现代预应力混凝土结构耐久性失效的特点以及结构耐久性具体要求，详细论述了预应力结构耐久性设计的主要内容；随后就大气碳化环境这一指标，提出了预应力结构构件耐久性极限状态的定义形式，并给出了一种以结构耐久性能和可靠度理论为基础的结构耐久性设计方法，该方法与现行结构承栽力设计的可靠度设计方法相似，采用分项系数r（安全系数）来反映结构可靠指标；并在此基础上给出了一定设计使用年限、一定可靠指标下结构耐久性设计时保护层厚度的计算表达式．算例分析表明，该设计方法简单、实用，便于工程设计人员使用．     

基于矩阵力法的杆系结构可靠度计算方法

在基于矩阵力法的单位载荷算法计算出杆系结构破坏过程中结构内力的基础上 ,使用一次二阶矩法计算了元件的可靠度 ,并通过结构失效的判断准则确定结构失效路径 ,采用分枝 -限界法从众多的失效模式中搜索结构的主要失效模式。使用PNET方法计算了结构的失效概率。     

混凝土的碳化和裂缝对钢筋锈蚀及结构耐久性的影响

本文分析了混凝土的碳化,裂缝与钢筋的锈蚀的相互关系及对结构耐久性的影响;收集并发展了裂缝的修补方法,钢筋锈蚀的防护措施,提高结构构件耐久性的措施。图2,表3。     

锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝研究

钢筋锈蚀是在当今世界引起混凝土结构耐久性损伤或破坏的首要因素,研究发现锈蚀钢筋混凝土构件粘结性能的退化对其裂缝特征有着显著的影响,随着粘结强度的降低,钢筋混凝土构件的裂缝宽度和平均裂缝间距都会增大。本文从钢筋锈蚀对混凝土构件的裂缝的影响出发,介绍了锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝特征、形成原因以及现有的计算方法。     

基于矩阵力法的杆系结构可靠度计算方法

在基于矩阵力法的单位载荷算法计算出杆系结构破坏过程中结构内力的基础上，使用一次二阶矩法计算了元件的可靠度，并通过结构失效的判断准则确定结构失效路径，采用分枝-限界法从众多的失效模式中搜索结构的主要失效模式。使用PNET方法计算了结构的失效概率。