考虑不同失效模式的索杆结构构件面积缺损限值研究

索杆结构长期服役过程中的锈蚀会造成构件截面损失，导致结构内力的重新分配，影响结构的安全性能。文中基于可靠度理论与结构极限状态分别建立了构件强度失效、钢索松弛失效及节点变形失效3种失效模式，并得到了不同失效模式临界状态下的可靠度限值控制不等式；通过力学推导，给出了以缺损面积为变量的杆件内力与节点位移变化公式，依据该公式可计算出可靠度限值控制不等式中的影响系数矩阵；引入钢材的锈蚀模型并结合非线性规划，提出了一种确定索杆结构构件面积缺损限值的方法。对一Levy型索穹顶的构件面积缺损限值进行了算例分析，并与规范限值进行对比。结果表明：索杆结构中的多数构件在强度失效与变形失效模式下的面积缺损限值高于耐久性限值，但松弛失效模式下的构件面积缺损限值小于耐久性限值，如按该限值要求对结构进行设计及维护将有可能发生钢索松弛失效；而安全性限值对于钢索构件较为严格，对于钢杆构件则与耐久性限值相同。因此，需综合考虑3种失效模式与规范限值，并按最严格的结果进行控制。