复杂环境下钢筋混凝土桥梁损伤概率模型及可靠度分析

综合考虑氯离子的结合作用、水灰比、温度和湿度因素对钢筋锈蚀的初始时间的影响,对Fick第二定律进行改进,建立了初锈时间模型.并通过Monte Carlo数值模拟技术,对钢筋混凝土桥梁的保护层厚度、表面氯离子浓度、扩散系数和临界氯离子浓度进行随机抽样,进行了正常使用极限状态下的可靠度计算.研究结果表明,钢筋对锈蚀的敏感程度依次为:保护层厚度、临界氯离子浓度、扩散系数、表面氯离子浓度;随着锈蚀率的增加,桥梁在使用年限达到65年之后,失效概率达到1,同时使用年限下降27%.     

海工预应力混凝土氯离子侵蚀模型及耐久性

总结分析了国内外有关混凝土中氯离子侵入模型的研究概况,针对海工预应力混凝土结构,讨论了影响氯离子侵入预应力混凝土的各种因素．考虑混凝土与氯离子间的结合能力,建立了预应力混凝土氯离子侵入数学模型．以混凝土保护层厚度、氯离子扩散速度以及表面氯离子浓度为主要参数,运用可靠度理论,建立了海工预应力混凝土结构耐久性可靠度分析模型．分析结果表明：应力状态下。混凝土的氯离子有效扩散系数是变化的,其中混凝土的拉应力会加快氯离子的扩散,而压应力则相反;同时从耐久性分析中可知,混凝土保护层厚度对氯离子侵蚀下的PC结构耐久性影响最大,表面氯离子浓度及氯离子扩散速度次之．     

时变扩散系数对混凝土结构服役寿命的影响

基于氯离子二维扩散模型考虑混凝土氯离子扩散衰减系数及其随机性,计算了氯盐侵蚀下混凝土结构的可靠度及服役寿命。为克服传统可靠度敏感系数的缺陷,分析氯离子扩散衰减系数及其随机性对混凝土结构耐久性的影响,根据全微分公式导出了可靠度对随机变量均值和变异性的无量纲敏感系数。计算结果表明,忽略氯离子扩散系数时变性会导致显著地低估结构服役寿命,而不考虑衰减系数的随机性又会明显地高估结构耐久性能。敏感性分析结果表明,混凝土氯离子扩散衰减系数与混凝土保护层厚度对氯盐侵蚀下混凝土结构耐久性的影响占主导地位,并随着服役时间的增加,衰减系数的影响会超过混凝土保护层厚度。     

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．     

海洋环境混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析

为了实现海洋环境混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析的目标,首先给出了海洋环境混凝土桥梁耐久性退化过程中三个关键时刻的计算数学模型和截面削弱过程的模拟方法.以一座预应力混凝土连续梁为对象,利用笔者自行编写的分析程序分析了保护层厚度、大气温度、钢筋锈蚀临界氯离子浓度、混凝土表面氯离子浓度和混凝土强度等设计参数对混凝土桥梁耐久性...     

既有钢筋混凝土桥梁正常使用极限状态可靠度分析

分析了既有钢筋混凝土桥梁正常使用极限状态可靠度分析的特点;研究和讨论了模糊失效界限和荷载等级提高对既有桥梁正常使用极限状态可靠度影响;以钢筋混凝土最大裂缝宽度作为构件正常使用状态的分析对象,建立了混凝土构件在正常使用状态下的极限状态方程,并根据一座实际桥梁的检测资料进行了可靠度计算,讨论了正常使用情况下各个因素对混凝土构件可靠指标的影响.     

基于响应面法的混凝土桥梁时变可靠度分析

为了求解劣化环境作用时混凝土桥梁的时变可靠度,建立了基于改进响应面法和确定性的混凝土桥梁退化过程分析方法相结合的混凝土桥梁时变可靠度分析方法.利用FORTRAN95分别编写了混凝土桥梁耐久性分析程序CBDAS和可靠度分析程序PIRSM.以一座预应力混凝土简支梁为对象,分析了不同极限状态下结构力学性能指标的可靠度随时间的...     

大气环境下锈蚀对钢筋混凝土结构可靠度的影响

研究了大气环境下钢筋混凝土结构可靠度的分析方法 ,计算了不同环境、不同混凝土强度及不同混凝土保护层厚度时构件的可靠度指标 .结果表明 ,在较为恶劣的环境条件下 ,混凝土强度和混凝土保护层厚度对钢筋混凝土结构可靠度有明显的影响 .因此 ,大气环境下钢筋混凝土结构的耐久性设计非常重要     

钢筋混凝土桥梁构件最大裂缝宽度可靠度分析

正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项规定极限值,并控制结构的外观．分别从最大裂缝宽度方面分析了铜筋混凝土桥梁构件正常使用极限状态的可靠度,以及正常使用极限状态下桥梁可靠度的分布范围．     

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.     

混凝土海洋平台抗氯离子侵蚀耐久寿命预测试验研究

对不同水灰比及掺加粉煤灰、硅灰的高性能混凝土氯离子扩散系数进行了试验研究,并对高性能混凝土海洋平台结构抗氯离子侵蚀耐久寿命进行了预测和分析,结果表明在一定条件下,低水灰比和增加保护层厚度均可以提高混凝土结构抗氯离子侵蚀的耐久寿命.该结论为混凝土海洋平台结构的耐久性设计与评估提供了参考依据.     

裂缝对预应力混凝土结构耐久性影响的试验研究

通过预应力混凝土裂缝状态试件 (共两组 ,每组 1 0个工况 )在碳化、氯离子侵蚀环境下的试验研究 ,提出了预应力混凝土裂缝状态试件的制作及试验方法 ;探讨了裂缝对预应力混凝土耐久性影响的机理及成因 ;着重研究了不同水灰比、不同裂缝宽度、不同保护层厚度等因素对预应力混凝土裂缝状态试件的耐久性影响程度及规律 ,所得结论对预应力结构耐久性设计与评估具有一定的参考价值     

氯盐环境混凝土结构服役寿命可靠度分析简化公式

考虑氯盐环境中氯离子侵入混凝土过程中的混凝土扩散系数、钢筋保护层厚度、临界氯离子浓度和表面氯离子浓度的随机性,建立了氯盐侵蚀下混凝土结构服役寿命的简化计算公式。简化公式比Monte Carlo抽样模拟方法和一次二阶矩验算点法更简便,无需迭代计算,且计算精度优于中心点法。由算例的计算结果可知,本文简化计算公式的计算精度满足实际工程中的精度要求,可以用于工程中氯盐混凝土结构的耐久性可靠度分析,具有较大的应用价值。     

基于模糊理论玻璃钢游艇总纵弯曲可靠度计算

基于玻璃钢游艇材料在被破坏时的模糊性,建立了模糊状态下玻璃钢游艇的可靠性模型,并计算了一艘玻璃钢游艇的总纵弯曲下的艇体结构可靠度.针对正态分布的结构极限方程和非正态分布的模糊变量,应用JC法计算结构经典可靠度;采用隶属度函数进行模糊可靠度的计算.最后,将计算的玻璃钢游艇总纵弯曲下的结构模糊可靠度结果与经典可靠度下的计算结果作对比,提出模糊可靠度的合理性及经典可靠度的保守性的结论.     

基于层次分析法的在役RC桥梁耐久性评估

将层次分析法(AHP)应用于评估中,以在役钢筋混凝土桥梁(RC桥梁)耐久性为评估目标,确定以钢筋锈蚀、混凝土碳化、氯离子侵蚀、混凝土最大裂缝宽度、混凝土质量和混凝土损伤为评估指标,建立了评估模型。通过对比判断矩阵确定耐久性指标权重并进行修正,实现了不同桥梁由于各指标不同损伤程度而在评估时采用不同权重。运用变权模糊综合评估原理进行了在役钢筋混凝土桥梁上部结构的耐久性评估。结果表明,基于AHP的在役RC桥梁耐久性评估,能根据桥梁状况定量评价桥梁上部结构的耐久性。     

现代预应力结构耐久性(碳化)数值计算

基于应力状态下构件快速碳化试验,开展应力状态下混凝土碳化深度的计算机仿真,采用Matlab神经网络工具箱对应力状态下混凝土碳化深度进行训练、仿真和预测.提出采用分项系数γc来反映结构可靠指标的结构耐久性设计方法,给出一定设计使用年限、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,并对算例中各框架预应力筋的保护层厚度进行计算.结果表明,建立的神经网络模型有较高的预测与仿真能力;提出的设计方法简单、实用,可以作为结构设计和耐久性验算复核的手段.     

在役桥梁承载力模糊可靠性的马尔科夫预测

基于模糊评价和马尔科夫过程，研究了在役桥梁承载力可靠度的时变规律。根据模糊评价理论，确定桥梁承载力状况分布向量，引入马尔科夫过程方法，构造结构状态转移概率矩阵。借鉴时间-空间转换思想，提出一种基于逆阵的改进方法用于计算转移概率矩阵，并给出利用桥梁当前承载力状况分布向量修正转移概率矩阵的方法。针对新建桥梁、在役桥梁以及考虑加固的桥梁分别给出其承载力可靠度分布向量预测公式，并提出承载力预测指标。算例表明，该方法可实现桥梁承载力的可靠度预测。     

考虑失效准则和沉降控制条件的基桩可靠度分析

研究了失效准则和沉降控制条件对基桩可靠度分析结果的影响.以s-lgt失效准则为基准,定义了搜集到的7种失效准则的偏差系数,并结合承载能力极限状态和正常使用极限状态模型因子给出了考虑失效准则、模型不确定性和沉降控制条件等因素的可靠度综合分析方法.最后,研究了桩顶容许沉降随机性对可靠度分析结果的影响.研究表明:沉降控制条件的变化对可靠度指标影响较大,但不改变由7种失效准则计算的可靠度指标排列次序.可靠度指标随容许沉降的增大而增大,但增长幅度逐渐降低,该结果不受失效准则影响.基桩承载能力极限状态与正常使用极限状态的可靠性评价机理之间存在关联性.因此,建议将失效准则和沉降控制条件结合起来综合评价基桩的可靠性.     

圆形截面对氯离子扩散及耐久性设计的影响

针对氯离子在钢筋混凝土圆形截面中的扩散问题,提出考虑截面效应、以扩散系数为时变函数的圆形扩散模型.探讨一维平板单元所对应的平板扩散模型对评估圆形截面中钢筋表面氯离子浓度所产生的影响,给出误差率计算公式.对比采用平板扩散模型与圆形扩散模型下混凝土圆柱耐久性设计结果,结果表明,平板扩散模型将低估钢筋表面氯离子浓度,半径越小保护层厚度越大,低估现象越明显.为控制误差率在5%内,当圆形截面半径小于50 cm时,需使用圆形扩散模型.对比两者设计结果发现,采用平板扩散模型将降低最小保护层厚度要求,建议在平板扩散模型设计结果的基础上增加5 mm.     

既有钢筋混凝土桥梁碳化可靠度评估方法

讨论了钢筋混凝土结构的混凝土碳化机理及碳化深度模型,给出了适合于既有钢筋混凝土桥梁可靠度分析的混凝土碳化深度表达式．以混凝土碳化至钢筋表面作为结构的耐久性失效极限状态,建立了以现时刻为分析时间起点的混凝土碳化可靠度分析及剩余碳化寿命预测模型,并研究了其实用近似计算方法．以一座实际钢筋混凝土桥梁为例,对其碳化可靠度及剩余碳化寿命进行评估,为该桥的维修加固决策提供参考依据．