基于时变可靠度的锈蚀混凝土结构全寿命成本模型

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1、第３４卷第２期建筑科学与工程学报Vol．３４No．２２０１７年３月JournalofArchitectureandCivilEngineeringMar．２０１７文章编号：１６７３‐２０４９（２０１７）０２‐００７１‐０８基于时变可靠度的锈蚀混凝土结构全寿命成本模型陆春华，袁思奇（江苏大学土木工程与力学学院，江苏镇江２１２０１３）摘要：为了分析混凝土结构在氯盐环境下的全寿命周期成本，基于现有氯离子扩散模型和裂缝宽度预测模型，采用MATLAB软件进行Monte‐Carlo抽样模拟，建立结构失效概率与可靠度指标的拟合公

2、式。通过研究维护‐加固措施对可靠度指标的影响，建立全寿命周期内维护‐加固费用计算评估方法，并以混凝土桥梁结构为例计算了全寿命周期维护‐加固成本。结果表明：失效概率与可靠度指标可用以失效概率等于０．１为界的分段函数进行描述；维护‐加固效果持续时间对结构构件服役年限延长的影响最显著；当保护层厚度取６０mm时，维护‐加固阶段费用有明显下降，较保护层厚度取４０mm时减少２５％～５０％。关键词：混凝土结构；氯盐侵蚀；锈胀裂缝宽度；时变可靠度；全寿命成本中图分类号：TU３７５文献标志码：ALife‐cycleCostModel

3、ofCorrodedConcreteStructuresBasedonTime‐varyingReliabilityLUChun‐hua，YUANSi‐qi（FacultyofCivilEngineeringandMechanics，JiangsuUniversity，Zhenjiang２１２０１３，Jiangsu，China）Abstract：Inordertoanalyzethelife‐cyclecostofconcretestructuresinchlorideenvironment，theexisting

4、chloridediffusionmodelandcrackwidthpredictionmodelwereused，Monte‐CarlosamplingsimulationwascarriedoutusingMATLABsoftware，andthefittingformulaofstructuralfailureprobabilityandreliabilityindexwasestablished．Thecalculationmethodofmaintenance‐reinforcementcostinth

5、ewholelifecyclewasestablishedcombiningtheinfluenceofmaintenance‐reinforcementmeasuresonreliabilityindex，andthelife‐cyclemaintenance‐reinforcementcostwascalculatedbytakingconcretebridgestructureasanexample．Theresultsshowthatthefailureprobabilityandreliabilityin

6、dexcanbedescribedbypiecewisefunctionwithfailureprobabilitiesbeing０．１asboundary．Thedurationofmaintenance‐reinforcementeffecthasthemostobviouseffectonservicelifeextensionofstructuralmembers．Whenthethicknessofprotectivelayeris６０mm，themaintenance‐reinforcementcost

7、decreasesobviously，andisreducedby２５％‐５０％comparedwiththethicknessofprotectivelayer４０mm．Keywords：concretestructure；chlorideerosion；corrosioncrackwidth；time‐varyingreliability；life‐cyclecost收稿日期：２０１６‐０９‐１６基金项目：国家自然科学基金项目（５１２７８２３０，５１３７８２４１，５１５７８２６７）；教育部高等学校博士学科点专项

8、科研基金项目（２０１２３２２７１１０００６）；江苏省普通高校研究生实践创新计划项目（SJLX１５＿０５００）作者简介：陆春华（１９７９‐），男，江苏镇江人，副教授，工学博士，E‐mail：lch７９＠ujs．edu．cn。７２建筑科学与工程学报２０１７年0引言钢筋混凝土结构是土木工程最主要的结构形式。由于耐久性不足使得大量钢筋混凝土结构设施在服役期内需要维护