既有钢筋混凝土T梁时变可靠度分析.pdf

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1、190科技研究城市道桥与防洪2011年4月第4期既有钢筋混凝土T梁时变可靠度分析周鸱，邹锦华，刘洪瑞(广东工业大学土木与交通工程学院，广东广州510006)摘要：我国现有大量钢筋混凝土T梁结构，随着服役时间不断延长，在大气环境的作用下均存在不同程度的老化和破坏问题。该文根据混凝土碳化及钢筋锈蚀的机理，考虑抗力随时间变化，对一座桥梁进行时变可靠度分析，同时对比分析各种破坏因素对结果的影响，发现在结构抗力衰减的作用下，该桥在服役基准期50a时已经不能达到可靠度指标为4．2的要求。分析结果表明，钢筋锈蚀对可靠度影

2、响最大，可为桥梁工程耐久性评价提供有意义的参考。关键词：钢筋混凝土T梁；耐久性；时变可靠度中图分类号：U448．34文献标识码：A文章编号：1009—7716(2011)04—0190—04也随时间不断衰减，可靠度降低直到无法达到要0前言求，因此在抗力衰减模型中，对于混凝土和钢筋的既有桥梁承载能力评估是桥梁管理中的主要种种损害是计算中必须考虑的。任务之一。建立有效、经济的桥梁承载能力评估方1．1混凝土强度在一般大气条件下的变化法并使之规范化一直是管理部门和工程界所关注一般大气条件下混凝土性能劣化主要是其碳的

3、重要问题。然而，目前，无论是国内还是国外，化腐蚀，碳化使混凝土失去碱性，并逐渐失去对钢将结构可靠度理论用于桥梁结构安全性评估还处筋的保护能力，此外其强度随时间也有所改变。在于研究阶段，尚未有成熟的方法来精确计算随机役钢筋混凝土结构的强度仍然假定服从正态分变量对结构可靠度的影响ll_，同时可靠度分析模布，其平均值和标准差可表示为时间的函数[3]：型尚未充分考虑时间变化因素，视结构抗力和荷f)：1．4529e。。。，(1)载为静态，与实际情况不符。在大气环境下，由于off(t)=(0．0305t+1．2368)

4、(2)混凝土碳化和钢筋锈蚀，钢筋混凝土结构的性能式(1)、式(2)中：／x,11o"分别为混凝土28d强会逐步劣化，其结果是结构在规定的时间内、规定的条件下完成预定功能的能力降低。钢筋混凝土度的平均值和标准差。结构因钢筋锈蚀引起混凝土顺筋胀裂而造成的损1．2钢筋锈蚀引起的截面损失伤被认为是当今影响混凝土结构耐久性的首要原钢筋锈蚀对结构可靠性的影响主要有两方因【2】。基于此，本文综合考虑上述各种时变因素，面：一是锈蚀引起的钢筋截面积减小；二是因为锈选取广东省道高广线(S113)电白县石旦桥水毁工蚀引起体积增大

5、、顺筋裂缝、保护层剥落而导致钢程，针对在大气环境的腐蚀作用下，讨论既有桥梁筋与混凝土之间粘结力下降。钢筋锈蚀引起的截可靠度的动态变化，对比分析混凝土碳化，钢筋锈面损失与锈蚀开始时间有显著关系，将其描述为蚀等各种因素对桥梁可靠度的影响状况。为科研时间的分段函数【】：项目《水泥混凝土桥面铺装耐久性技术研究》(粤2_35[托-Kjr)]公研2009—16)中混凝土耐久性分析提供一种可行的方法。R+c-~V-i-(3)aI℃C0S———一I≤￡<‘—I1抗力衰减时变分析Wcr+1．173PR一to)lc≥tc)在目

6、前钢筋混凝土结构的损害中，影响混凝式(3)中：——混凝土碳化系数；土结构耐久性的因素十分复杂，其所处的外界环tD——锈蚀开始时间；境条件和防护措施是影响耐久性的主要外因，主￡——混凝土保护层开裂时间；要就是混凝土的碳化以及其引起的钢筋锈蚀。这c——混凝土保护层厚度；些都是随着时间的变化不断加剧的，结构的抗力——空气相对湿度大于65％的概率；收稿日期：2010—11-10——作者简介：周鹛(1986一)，男，湖南衡阳人，硕士在读，研究方一混凝土保护层开裂时的锈蚀量；——向为桥梁加固与检测。。钢筋在t时刻的锈蚀

7、量；2011年4月第4期城市道桥与防洪科技研究191——氧气在混凝土中的扩散系数。风及地震)和其他荷载r冲击及制动J等。在考虑荷1．3锈蚀引起的钢筋力学性能变化’载作用效应随时问变化的情况下，按实际情况建钢筋在锈蚀过程中，不仅受力面积减小，而且立荷载的概率模型，确定其概率分布及统计参数，其力学性能也将发生改变，钢筋塑性、伸长率均随并在此基础上找出作用效应的概率分布。着锈损量的增大而降低。其变化可以表示为：将设计基准期分为若干个时段，在考虑钢筋厶-fy~(O．986—1．1992rl)(4)混凝土构件钢筋及混

8、凝土劣化情况下，计算出各式(4)中：——锈蚀钢筋名义屈服强度标准值；个时段抗力均值和标准差，同时根据荷载模型，计算出各个时段恒载和活载的均值和标准差，就可——，规范提供的钢筋强度标准值；以根据结构功能函数，采用可靠度计算方法(一次叼——钢筋截面锈蚀率。二阶矩法、Jc法、MonteCarlo法)计算出各个时段1．4钢筋与混凝土协同工作性能的改变的可靠度指标。钢筋锈蚀不可避免会影响其与混凝土之间的粘结能力，对损伤严重