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1、基于响应面法的混凝土桥梁时变可靠度分析基金项目：基金名称(基金编号)作者简介：*作者1(1984－)，男，江苏人，讲师，博士，主要从事桥梁设计理论研究（E-mail:xxxx@tongji.edu.cn）；*作者11,2，作者21（1.同济大学桥梁工程系，上海200092；2.里海大学土木与环境工程系ATLSS研究中心伯利恒18015）摘要：为了求解劣化环境作用时混凝土桥梁的时变可靠度，建立了基于改进响应面法和确定性的混凝土桥梁退化过程分析方法相结合的混凝土桥梁时变可靠度分析方法．关键词：混凝土桥梁；时变可靠度；响应面法Tim
2、e-dependentReliabilityAnalysisofConcreteBridgesBasedonResponseSurfaceMethod*Author11,2,Author21（1.DepartmentofBridgeEngineering,TongjiUniversity,shanghai20092;2.ATLSSCenter,DepartmentofCivilandEnvironmentalEngineering,LehighUniversity,Bethlehem,PA18015,USA）Abstract:
3、Inordertosolvetime-dependentreliabilityofconcretebridgesexposedtoharshenvironments,acomputationalmethodologywasdevelopedwithanimprovedresponsesurfacemethodandadeterministicdegradationprocessanalysismethodofconcretebridges.Keywords:concretebridge;time-dependentreliab
4、ility;responsesurfacemethod近年来，世界各国特别是欧美等发达国家普遍发现，桥梁使用性能差、耐久性低、服务寿命短等问题已经严重影响其正常服务功能的发挥，并且给养护、维修等后期运营管理工作带来难以承受的巨大经济和社会负担，混凝土桥梁的耐久性和安全性能不足已引起社会各界的高度关注．20世纪50年代以来，世界各国陆续开展了以耐久性为基本要求的混凝土结构材料、设计方法和修复技术的研究，形成了一些指南性的研究成果[1]。1时变可靠度分析方法1.1结构可靠度计算的响应面法在可靠度计算中，设极限状态方程为（1）式中：
5、为功能函数；为极限状态方程；x1,x2,……,xn为随机变量。该方程将n维随机空间分为失效区和安全区2部分。1.2改进的响应面法SHKim和SWNa利用矢量投影法改进了传统的响应面法，并证明了这种利用矢量投影技术改进的响应面法在计算速度和精度上都比传统的响应面法有了很大的提高。图1响应面法的逼近过程Fig1.Approachingprocessofresponsesurfacemethod1数值算例1.1模型介绍选取一座预应力混凝土简支梁为研究对象，桥梁全长为70.0m，计算跨径为69.8m，主梁为单箱单室直腹板箱形截面，选用
6、C50级混凝土。1.2随机变量选取氯离子侵蚀作用时的耐久性设计参数主要有：大气温度T、大气湿度HR、混凝土抗压强度标准值fcuk、混凝土的水灰比w/c、钢筋锈蚀临界氯离子浓度Mcr、混凝土表面氯离子浓度Ms、混凝土保护层厚度C、钢筋直径d。表1给出了以上随机变量的分布形式和取值。表中Cbnom为混凝土截面某条边缘对应的保护层厚度，而dnom为混凝土截面某条边缘对应的普通钢筋的直径，u和分别为随机变量的均值和标准差。表1随机变量的分布类型与取值Table1.Distributiontypesandvaluesofrandomva
7、riables随机变量分布形式参考取值参考描述T/℃确定25大气年平均温度Hg确定70%大气年平均湿度fcuk对数正态分布u=32.4MPa,=5MPa混凝土抗压强度标准值w/c确定0.5混凝土水灰比Mcr正态分布u=,=钢筋锈蚀临界氯离子浓度Ms正态分布u=,=混凝土表面氯离子浓度C正态分布u=,=混凝土保护层厚度d正态分布u=,=普通钢筋直径1.3结果分析给定设计使用寿命为100年，每10年为一个计算子步骤。以下分别考虑正常使用极限状态下的混凝土正应力和承载能力极限状态下的截面抗弯承载力2个力学性能指标的可靠度随时间的演变
8、过程。1.1.1正常使用极限状态简支梁跨中受力情况最不利，因此将以此处的混凝土正应力作为研究对象。1.1.2承载能力极限状态同样，简支梁跨中的截面的弯矩最大，因此这里仅考虑跨中截面的抗弯承载力的可靠度变化过程。2结论笔者在对结构可靠度计算的响应面法和混凝土桥梁退化全过程的受力
