現(xiàn)役橋梁時(shí)變可靠度分析

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1、現(xiàn)役橋梁時(shí)變可靠度分析//.paper.edu-1-中國(guó)科技論文在線現(xiàn)役橋梁時(shí)變可靠度分析吳迅，范灝，王剛*作者簡(jiǎn)介：吳迅(17><958-),男,教授,主要研究方向:混凝土橋梁,橋梁結(jié)構(gòu)耐久性,結(jié)構(gòu)可靠度（同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系,上海,2000<92）5摘要：隨著時(shí)間的推移，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁發(fā)生耐久性退化，構(gòu)件抗力水平降低，同時(shí)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中交通量增長(zhǎng)，現(xiàn)役橋梁的時(shí)變可靠度值得關(guān)注。因此，總結(jié)了三種典型的抗力退化模式，并對(duì)交通量觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行函數(shù)擬合；建立抗力衰減和活載增長(zhǎng)的時(shí)變模型；以某六跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁為背景，利用蒙特卡羅法計(jì)算了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的時(shí)變可靠指標(biāo)，最后得出橋

2、梁的安全使用年限。10關(guān)鍵詞：可靠度；現(xiàn)役橋梁；時(shí)變；蒙特卡洛方法；預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中圖分類號(hào)：U445Time-VariantReliabilityAnalysisofExistingBridgesWUXun,FANHao,WANGGang15(DepartmentofBridgeEngineering,TongjiUninersity,Shanghai,2000<92)Abstract:Alongwithdurabilitydeteriorationandgrowthofhighwaytraffic,resistanceandreliabilityofexisting

3、bridgesarereducing.Inthispaper,threetypicaldeteriorationmodesareconcluded;andthegrowthoftrafficisfitted.Consderingasix-spanprestressedconcreteT-girderbridge,thetime-variantreliabilityindicesarecomputedusingtheMonte-Carlomethod.Andthe20safeservicelifeisobtained.Keywords:reliability;exising

4、bridge;time-variant;Monte-Carlomethod;prestressedconcretebridge0引言25隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，公路橋梁材料的強(qiáng)度和可變荷載特征都在變化，如鋼筋銹蝕，混凝土劣化，運(yùn)營(yíng)超載等，因此整個(gè)服役期間，橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性是隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的。近期公路橋梁事故頻發(fā)，現(xiàn)役橋梁不能滿足設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題日趨凸顯。一般來(lái)說(shuō)，合理設(shè)計(jì)建設(shè)的橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)初期能夠滿足安全性能的要求，但由于實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程種種不利因素，逐漸導(dǎo)致眾多橋梁存在潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，現(xiàn)役橋梁在使用過(guò)程中可靠度的變化是結(jié)構(gòu)壽命全30過(guò)程研究的一個(gè)重要課題。我國(guó)現(xiàn)行橋梁設(shè)計(jì)規(guī)

5、范采用的可靠度分析和設(shè)計(jì)方法沒(méi)有很好考慮結(jié)構(gòu)抗力隨時(shí)間的降低；在進(jìn)行橋梁評(píng)定時(shí)，規(guī)范建議現(xiàn)役公路橋梁的可靠性指標(biāo)至少為新橋85%。許多學(xué)者從材料角度建立了混凝土和鋼筋強(qiáng)度的時(shí)變模型[1][2]。然而影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗力變化的因素眾多，很難定量描述，并且相互之間還可能存在著復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系，從材料角度直接35獲取抗力的時(shí)變模型較為困難。我國(guó)公路橋梁的設(shè)計(jì)車輛荷載多次提高，但是就目前統(tǒng)計(jì)，我國(guó)眾多橋梁處在超載的運(yùn)營(yíng)條件下。在橋梁整個(gè)服役期間，活載有一個(gè)逐漸增長(zhǎng)的過(guò)程，需要建立一個(gè)合理的交通量時(shí)變模型。1現(xiàn)役橋梁結(jié)構(gòu)抗力的時(shí)變模型一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)抗力隨時(shí)間的變化是非平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程[

6、3]。為了計(jì)算上的簡(jiǎn)化和實(shí)用化，40可將非平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程平穩(wěn)化，即將抗力R(t)簡(jiǎn)化為：//.paper.edu-2-中國(guó)科技論文在線0()()RtrtR??（1）式中：抗力衰減函數(shù)r(t)為一確定性函數(shù)；R0為結(jié)構(gòu)的初始抗力，R(t)的概率分布類型與R0相同，通常認(rèn)為服役構(gòu)件抗力服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，其平均值和變異系數(shù)分別為0()()RtRrt??????（2）450()RtR??????（3）目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗力衰減模型上作了大量的統(tǒng)計(jì)研究，得出的抗力衰減模型簡(jiǎn)化形式有多項(xiàng)式模型、冪指數(shù)函數(shù)模型等[2][3]。本文采用的冪指數(shù)形式的抗力衰減函數(shù)：()1rtk

7、t??????（4）50式中:k,??為影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗力衰減的隨機(jī)變量。假設(shè)三種典型的服役環(huán)境，按照抗力退化速率不同，參數(shù)k和??的統(tǒng)計(jì)參數(shù)可以按照下表取值：表1k,α統(tǒng)計(jì)參數(shù)Tab.1StatisticalParametersofkandα退化模式隨機(jī)變量均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)分布類型低速退化k0.010.0010.1對(duì)數(shù)正態(tài)α0.60.060.1中等退化k0.0120.001320.11α0.630.06<930.11嚴(yán)重退化k0.0150.001650.11α0.650.0780.12對(duì)于t=0(設(shè)計(jì)階段)抗力R0的統(tǒng)