考虑不同失效模式的钢筋混凝土梁时变可靠度分析

摘要

随着社会经济的发展,我国有相当数量的桥梁结构性能已严重退化,其安全性低于设计规范及所处环境作用要求,有的旧有结构功能相对新的要求也已经滞后,大批既有桥梁已存在因安全性和耐久性的过低而面临退役的威胁,迫切需要对旧有桥梁结构进行维修与加固。在役钢筋混凝土桥梁构件的抗力随时间是不断衰减的,失效模式也可能发生改变。因此,开展考虑不同失效模式的钢筋混凝土梁的时变可靠性研究,对准确评估其使用寿命,确定最佳维修加固策略有重要意义。
　　 本文结合国家自然科学基金项目“既有RC桥梁构件抗剪性能退化模型及可靠性研究”(50878031),主要开展了以下研究工作:
　　 (1)综述了在役桥梁弯剪这两种失效模式的研究现状及其时变可靠度的计算方法。
　　 (2)针对氯离子侵蚀环境下,考虑钢筋锈蚀面积损伤对在役RC桥梁抗力衰减的影响,用贡金鑫的等效抗力法分别计算锈蚀钢筋混凝土梁抗弯和抗剪承载力的时变可靠指标,并进行对比,从而确定钢筋混凝土梁在服役期的主要失效模式。研究表明,锈蚀初始,以抗弯失效为主;深度锈蚀后,以抗剪失效为主。
　　 (3)假定既有结构抗力服从独立增量过程的基础上,计算了抗力的自相关系数,考虑抗力的自相关性对可靠度的影响,得出单一失效模式的时变可靠指标与假定抗力相互独立的串联体系提高了5%左右,各时段的最小值所占比重最大。
　　 (4)采用Ditlevsen窄界限理论计算了抗弯、抗剪两种失效模式的相关系数,从而进行构件的时变可靠性分析,并对失效模式相关与不相关两种情况进行对比,得出构件的时变可靠指标相差很小。