既有钢筋混凝土梁桥可靠度分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com2011年第2期广东公路交通GuangDongGongLuJiaoTong总第116期文章编号：1671—7619(2011)02—0022-03既有钢筋混凝土梁桥可靠度分析李永志，陈富强(深圳高速工程顾问有限公司，广东深圳518034)摘要：既有钢筋混凝土梁桥在运营过程中，由于混凝土碳化，钢筋锈蚀造成承载能力降低，影响结构的安全性。将可靠度评估中的抗力和荷载效应考虑为随时间变化的随机过程，通过对结构抗力衰减影响因素的分析，建立抗力的随机过程模型，根据统计资料建立作用在桥梁上的荷载效应模型。然

2、后运用可靠度理论的计算方法对桥梁结构构件动态可靠度进行了分析，并对一座既有钢筋混凝土简支梁桥进行了实例分析。关键词：桥梁；可靠度；抗力衰减；荷载效应中图分类号：U448．21文献标识码：B0引言由上式概率分布函数，可得恒载均值：=近年来，公路建设和维护部门在桥梁的维修、1．0148G；s2c=0．0437G。加固以及承载力提升等方面的工作逐年增加。对2．2车辆荷载随机过程模型既有桥梁的结构性能进行可靠性分析，给出桥梁在设计基准期内汽车活载值随时间是变化现在以及今后一段时间内的承载能力可靠度水的，其随时间变化的规律宜采用随机过程概

3、率模平，有利于公路建设决策部门对桥梁的维护作出型来描述。参考《公路工程可靠性设计统一标准》经济合理、切实有效的决策。假定汽车荷载服从平稳二项随机过程，其分布规1结构可靠度律符合如下假定：结构可靠性定义为：“结构在规定的时问内，(1)荷载一次持续施加于结构上的时间长度为在规定的条件下，完成预定功能的能力”。在役钢T，将设计基准期等分为r个相等时段，即r=T／T。筋混凝土桥梁在服役过程中，其抗力和荷载效应(2)在每个时段上，荷载出现的概率为P，不不但具有随机不确定性，而且与时间相关，是随时出现概率为口=1一P。间变化的随机过程。与时

4、间有关的结构承载能力(3)在每一时段荷载出现时，其幅值是非负随功能函数为：机变量，且不同时段上的概率分布函数F。()相Z(￡)：R(￡)一SG(￡)一S0(￡)(1)同，F。()称为荷载随机过程的截口分布。式中：R(￡)为抗力随机过程；S()为恒载随上述假定表明，在一年内车辆运行状况变化机过程；S。(￡)为车辆荷载随机过程。不大，将截口分布时段定为一年，则设计基准期2荷载随机过程模型100年内的荷载效应最大值分布()可在截口2．1恒载分布的基础上求得。桥梁结构恒载是指桥梁结构构件的自重。而根据交通部“公路桥梁可靠度研究”课题组通

5、过桥梁结构自重会因施工误差、使用过程中磨损与长期观测和统计分析，现行桥梁规范荷载的汽车荷载设计计算有所差别，属于随机变量。根据《公路工效应在一般运行和密集运行状态下设计基准期内最程结构可靠度设计统一标准》，恒荷载服从正态分大值分布均为极值I型分布，其统计参数如表l所示。布，桥梁结构恒载的概率分布函数为：表1车辆荷载设计基准期最大值分布1：——』e冲()ax(2)00437Gx／2丌＼U·UUlj／．，作者简介：李永志(1980．1一)，男，工程师，本科，公路与城市道路专业，邮箱：nmliyongzhi@126．tom。-22·学

6、兔兔www.xuetutu.com2011年第2期李永志，陈富强既有钢筋混凝土梁桥可靠度分析总第116期对于既有桥梁，在服役基准期内，车辆荷载叼一钢筋截面锈损率。效应在一般运行和密集运行状态下的平均值。3．3钢筋、混凝土之间粘结能力改变和标准差。巧表示为：钢筋锈蚀不可避免地会影响其与混凝土之间fuOrs=lxqr+In(Ts／T)／~，¨的粘结能力，因此，对于锈损钢筋混凝土构件须考1口=虑两种材料的协同工作。对损伤严重的构件需要式中，Ot=rr／(、／)；、分别为设计人由于钢筋锈损而引起的两者之间共同工作能计基准期内的平均值和标

7、准差。力下降从而导致抗力的降低。该协同工作系数可3抗力随机过程模型按下式计算：钢筋混凝土桥梁在使用阶段，结构抗力随时k=1—0．3(1o)7"f间变化是一个非常复杂的不可逆过程。通常考虑式中：一协同工作系数；混凝土碳化、钢筋锈蚀以及由此引起的钢筋与混cc，一钢筋截面的裸露周长；凝土之间的粘结能力降低三个因素对抗力衰减的d一钢筋直径。影响，提出受弯构件抗力衰减模型：4工程实例R(t)=K,kZ()【一】(4)4．1工程概况式中，为计算模式不确定性参数；k为钢一座钢筋混凝土简支梁桥，已使用了25年，桥宽8m，计算跨径为25m，桥面净

8、空7m，设计荷载为筋、混凝土协同工作系数。3．1混凝土碳化引起的强度降低公路一I级，其上作用荷载按规范中规定的一般运一般大气条件下混凝土性能的劣化主要是指行密度下基本组合考虑，活载截口分布为极值I其碳化腐蚀，其强度随时间也有所改变，变化可分型，主梁翼缘板刚性连接