隧道衬砌抗弯承载能力概率劣化模型

摘要

提出同时考虑时间效应与参数不确定性的隧道衬砌可靠度分析框架.考虑衬砌受环境侵蚀引起的钢筋截面面积减少以及钢筋-混凝土黏结力下降,得到其抗弯承载能力时变模型.考虑模型中参数不确定性,建立时变概率模型.采用蒙特卡洛模拟(MCS)方法对理论模型的准确性以及计算效率进行验证.分析模拟结果,对抗弯承载能力的分布进行讨论.通过有限元分析,使用反转应力荷载释放法得到可靠度分析的荷载模型.采用当量正态化(JC)法,构建隧道衬砌抗弯承载能力劣化可靠度分析框架.通过算例对地下水氯离子侵蚀下衬砌抗弯承载能力的时变概率特征进行研究.结果表明,随时间增长抗弯承载力的均值和标准差均减小;当初始计算变量同时存在正态变量与对数正态变量时,抗弯承载力计算结果更服从对数正态分布;衬砌负弯矩区域可靠度远高于正弯矩区域.