在役钢筋混凝土渡槽非概率时变可靠度分析

发布时间：2021-10-25 01:54

　　针对渡槽碳化概率可靠度分析需要大尺度的样本空间及统计变量特征难以获取等问题,基于区间模型非概率可靠度理论与混凝土碳化理论,提出了在役钢筋混凝土渡槽碳化的非概率时变可靠度计算方法,通过实例分析并与规范做比较,验证了计算模型的正确性。分别采用所提计算方法和Monte-Carlo概率可靠度法对既有渡槽结构进行可靠度计算。结果表明,非概率可靠度指标计算值较概率可靠度指标计算值小,该方法会使渡槽结构留有一定的冗余度;所提计算模型能简便有效地对渡槽结构做出碳化耐久性分析,弥补了概率可靠度分析的不足,研究结果对工程实践具有一定的指导意义。 

【文章来源】：水电能源科学. 2020,38(08)北大核心

【文章页数】：4 页

【图文】：

渡槽主跨简图（单位：cm)

渡槽混凝土的碳化与结构的受力状态相关，为更加准确地分析渡槽结构碳化，利用有限元Midas Civil软件建立渡槽结构的三维有限元模型，有限元模型参数中渡槽材料为C20，弹性模量为25GPa，泊松比υ为0.2，重度为24.0kN/m3。渡槽轴力有限元计算结果见图2。根据有限元分析结果可知，渡槽结构主要受压应力控制，且每跨受力基本相同。槽身最大弯矩为2 930kN·m，应力为-0.63～0.63MPa，拱圈压应力为2.59～4.89 MPa，槽墩压应力为0～1.6MPa，因此可以确定渡槽整体的压应力水平σ在0～4.89MPa之间。以最不利位置的应力σ值为代表即拱圈处的应力值，由图2可看出拱圈多数区域压应力为3.0 MPa，为方便计算假设压应力为正态分布，取压应力均值μσ为3.3 MPa，变异系数δσ为0.24。

通过对渡槽结构的现场检测与有限元分析，给出概率可靠度与非概率可靠度的计算参数，见表1。依据表1数据，利用区间模型非概率理论与Monte-Carlo法对渡槽碳化时变可靠度进行相应计算。区间模型非概率可靠度理论[8]是较为成熟的非概率理论，但其并未考虑区间干涉，与概率可靠度不同的是在非概率可靠度指标Z(t)>1时结构的失效概率均小于0，因此仅对结构的可靠度指标进行讨论。利用二维区间非概率可靠度计算理论，以及式（8)～(10）算出渡槽碳化的非概率时变可靠度指标Z(t）。比较Monte-Carlo法概率可靠度与区间模型非概率可靠度，运用Matlab编写相应的计算程序，对式（8）中的随机变量进行105次的模拟，再利用式（9）、（11）、（12）算出渡槽碳化的概率时变可靠度指标β（t），计算结果见图3。一般建筑物的目标使用年限为50年，目标可靠度指标为1.0[10]。由图3可看出，区间模型非概率可靠度指标达到目标可靠度指标时的渡槽碳化破坏时间接近目标使用年限，与规范[10]相比验证了区间模型非概率可靠度的普适性，以及所提渡槽碳化可靠度计算模型的正确性。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3456416