既有鋼筋混凝土T梁時變可靠度分析.pdf

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1、190科技研究城市道橋與防洪2011年4月第4期既有鋼筋混凝土T梁時變可靠度分析周鴟，鄒錦華，劉洪瑞(廣東工業(yè)大學土木與交通工程學院，廣東廣州510006)摘要：我國現(xiàn)有大量鋼筋混凝土T梁結構，隨著服役時間不斷延長，在大氣環(huán)境的作用下均存在不同程度的老化和破壞問題。該文根據(jù)混凝土碳化及鋼筋銹蝕的機理，考慮抗力隨時間變化，對一座橋梁進行時變可靠度分析，同時對比分析各種破壞因素對結果的影響，發(fā)現(xiàn)在結構抗力衰減的作用下，該橋在服役基準期50a時已經(jīng)不能達到可靠度指標為4．2的要求。分析結果表明，鋼筋銹蝕對可靠度影

2、響最大，可為橋梁工程耐久性評價提供有意義的參考。關鍵詞：鋼筋混凝土T梁；耐久性；時變可靠度中圖分類號：U448．34文獻標識碼：A文章編號：1009—7716(2011)04—0190—04也隨時間不斷衰減，可靠度降低直到無法達到要0前言求，因此在抗力衰減模型中，對于混凝土和鋼筋的既有橋梁承載能力評估是橋梁管理中的主要種種損害是計算中必須考慮的。任務之一。建立有效、經(jīng)濟的橋梁承載能力評估方1．1混凝土強度在一般大氣條件下的變化法并使之規(guī)范化一直是管理部門和工程界所關注一般大氣條件下混凝土性能劣化主要是其碳的

3、重要問題。然而，目前，無論是國內還是國外，化腐蝕，碳化使混凝土失去堿性，并逐漸失去對鋼將結構可靠度理論用于橋梁結構安全性評估還處筋的保護能力，此外其強度隨時間也有所改變。在于研究階段，尚未有成熟的方法來精確計算隨機役鋼筋混凝土結構的強度仍然假定服從正態(tài)分變量對結構可靠度的影響ll_，同時可靠度分析模布，其平均值和標準差可表示為時間的函數(shù)[3]：型尚未充分考慮時間變化因素，視結構抗力和荷f)：1．4529e。。。，(1)載為靜態(tài)，與實際情況不符。在大氣環(huán)境下，由于off(t)=(0．0305t+1．2368)

4、(2)混凝土碳化和鋼筋銹蝕，鋼筋混凝土結構的性能式(1)、式(2)中：／x,11o"分別為混凝土28d強會逐步劣化，其結果是結構在規(guī)定的時間內、規(guī)定的條件下完成預定功能的能力降低。鋼筋混凝土度的平均值和標準差。結構因鋼筋銹蝕引起混凝土順筋脹裂而造成的損1．2鋼筋銹蝕引起的截面損失傷被認為是當今影響混凝土結構耐久性的首要原鋼筋銹蝕對結構可靠性的影響主要有兩方因【2】?；诖?，本文綜合考慮上述各種時變因素，面：一是銹蝕引起的鋼筋截面積減?。欢且驗殇P選取廣東省道高廣線(S113)電白縣石旦橋水毀工蝕引起體積增大

5、、順筋裂縫、保護層剝落而導致鋼程，針對在大氣環(huán)境的腐蝕作用下，討論既有橋梁筋與混凝土之間粘結力下降。鋼筋銹蝕引起的截可靠度的動態(tài)變化，對比分析混凝土碳化，鋼筋銹面損失與銹蝕開始時間有顯著關系，將其描述為蝕等各種因素對橋梁可靠度的影響狀況。為科研時間的分段函數(shù)【】：項目《水泥混凝土橋面鋪裝耐久性技術研究》(粵2_35[托-Kjr)]公研2009—16)中混凝土耐久性分析提供一種可行的方法。R+c-~V-i-(3)aI℃C0S———一I≤￡<‘—I1抗力衰減時變分析Wcr+1．173PR一to)lc≥tc)在目

6、前鋼筋混凝土結構的損害中，影響混凝式(3)中：——混凝土碳化系數(shù)；土結構耐久性的因素十分復雜，其所處的外界環(huán)tD——銹蝕開始時間；境條件和防護措施是影響耐久性的主要外因，主￡——混凝土保護層開裂時間；要就是混凝土的碳化以及其引起的鋼筋銹蝕。這c——混凝土保護層厚度；些都是隨著時間的變化不斷加劇的，結構的抗力——空氣相對濕度大于65％的概率；收稿日期：2010—11-10——作者簡介：周鹛(1986一)，男，湖南衡陽人，碩士在讀，研究方一混凝土保護層開裂時的銹蝕量；——向為橋梁加固與檢測。。鋼筋在t時刻的銹蝕

7、量；2011年4月第4期城市道橋與防洪科技研究191——氧氣在混凝土中的擴散系數(shù)。風及地震)和其他荷載r沖擊及制動J等。在考慮荷1．3銹蝕引起的鋼筋力學性能變化’載作用效應隨時問變化的情況下，按實際情況建鋼筋在銹蝕過程中，不僅受力面積減小，而且立荷載的概率模型，確定其概率分布及統(tǒng)計參數(shù)，其力學性能也將發(fā)生改變，鋼筋塑性、伸長率均隨并在此基礎上找出作用效應的概率分布。著銹損量的增大而降低。其變化可以表示為：將設計基準期分為若干個時段，在考慮鋼筋厶-fy~(O．986—1．1992rl)(4)混凝土構件鋼筋及混

8、凝土劣化情況下，計算出各式(4)中：——銹蝕鋼筋名義屈服強度標準值；個時段抗力均值和標準差，同時根據(jù)荷載模型，計算出各個時段恒載和活載的均值和標準差，就可——，規(guī)范提供的鋼筋強度標準值；以根據(jù)結構功能函數(shù)，采用可靠度計算方法(一次叼——鋼筋截面銹蝕率。二階矩法、Jc法、MonteCarlo法)計算出各個時段1．4鋼筋與混凝土協(xié)同工作性能的改變的可靠度指標。鋼筋銹蝕不可避免會影響其與混凝土之間的粘結能力，對損傷嚴重