針對渡槽碳化概率可靠度分析需要大尺度的樣本空間及統(tǒng)計變量特征難以獲取等問題,基于區(qū)間模型非概率可靠度理論與混凝土碳化理論,提出了在役鋼筋混凝土渡槽碳化的非概率時變可靠度計算方法,通過實例分析并與規(guī)范做比較,驗證了計算模型的正確性。分別采用所提計算方法和Monte-Carlo概率可靠度法對既有渡槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠度計算。結(jié)果表明,非概率可靠度指標(biāo)計算值較概率可靠度指標(biāo)計算值小,該方法會使渡槽結(jié)構(gòu)留有一定的冗余度;所提計算模型能簡便有效地對渡槽結(jié)構(gòu)做出碳化耐久性分析,彌補了概率可靠度分析的不足,研究結(jié)果對工程實踐具有一定的指導(dǎo)意義。 

【文章來源】：水電能源科學(xué). 2020,38(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【圖文】：

渡槽主跨簡圖（單位：cm)

渡槽混凝土的碳化與結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)相關(guān)，為更加準(zhǔn)確地分析渡槽結(jié)構(gòu)碳化，利用有限元Midas Civil軟件建立渡槽結(jié)構(gòu)的三維有限元模型，有限元模型參數(shù)中渡槽材料為C20，彈性模量為25GPa，泊松比υ為0.2，重度為24.0kN/m3。渡槽軸力有限元計算結(jié)果見圖2。根據(jù)有限元分析結(jié)果可知，渡槽結(jié)構(gòu)主要受壓應(yīng)力控制，且每跨受力基本相同。槽身最大彎矩為2 930kN·m，應(yīng)力為-0.63～0.63MPa，拱圈壓應(yīng)力為2.59～4.89 MPa，槽墩壓應(yīng)力為0～1.6MPa，因此可以確定渡槽整體的壓應(yīng)力水平σ在0～4.89MPa之間。以最不利位置的應(yīng)力σ值為代表即拱圈處的應(yīng)力值，由圖2可看出拱圈多數(shù)區(qū)域壓應(yīng)力為3.0 MPa，為方便計算假設(shè)壓應(yīng)力為正態(tài)分布，取壓應(yīng)力均值μσ為3.3 MPa，變異系數(shù)δσ為0.24。

通過對渡槽結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場檢測與有限元分析，給出概率可靠度與非概率可靠度的計算參數(shù)，見表1。依據(jù)表1數(shù)據(jù)，利用區(qū)間模型非概率理論與Monte-Carlo法對渡槽碳化時變可靠度進(jìn)行相應(yīng)計算。區(qū)間模型非概率可靠度理論[8]是較為成熟的非概率理論，但其并未考慮區(qū)間干涉，與概率可靠度不同的是在非概率可靠度指標(biāo)Z(t)>1時結(jié)構(gòu)的失效概率均小于0，因此僅對結(jié)構(gòu)的可靠度指標(biāo)進(jìn)行討論。利用二維區(qū)間非概率可靠度計算理論，以及式（8)～(10）算出渡槽碳化的非概率時變可靠度指標(biāo)Z(t）。比較Monte-Carlo法概率可靠度與區(qū)間模型非概率可靠度，運用Matlab編寫相應(yīng)的計算程序，對式（8）中的隨機(jī)變量進(jìn)行105次的模擬，再利用式（9）、（11）、（12）算出渡槽碳化的概率時變可靠度指標(biāo)β（t），計算結(jié)果見圖3。一般建筑物的目標(biāo)使用年限為50年，目標(biāo)可靠度指標(biāo)為1.0[10]。由圖3可看出，區(qū)間模型非概率可靠度指標(biāo)達(dá)到目標(biāo)可靠度指標(biāo)時的渡槽碳化破壞時間接近目標(biāo)使用年限，與規(guī)范[10]相比驗證了區(qū)間模型非概率可靠度的普適性，以及所提渡槽碳化可靠度計算模型的正確性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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