針對(duì)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(jì)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(shí)變可靠度計(jì)算方法,通過實(shí)例分析并與規(guī)范做比較,驗(yàn)證了計(jì)算模型的正確性。分別采用所提計(jì)算方法和Monte-Carlo概率可靠度法對(duì)既有渡槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠度計(jì)算。結(jié)果表明,非概率可靠度指標(biāo)計(jì)算值較概率可靠度指標(biāo)計(jì)算值小,該方法會(huì)使渡槽結(jié)構(gòu)留有一定的冗余度;所提計(jì)算模型能簡(jiǎn)便有效地對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)做出碳化耐久性分析,彌補(bǔ)了概率可靠度分析的不足,研究結(jié)果對(duì)工程實(shí)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(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【圖文】：

渡槽主跨簡(jiǎn)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(jì)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(jì)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(duì)渡槽結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與有限元分析，給出概率可靠度與非概率可靠度的計(jì)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(duì)渡槽碳化時(shí)變可靠度進(jìn)行相應(yīng)計(jì)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(shí)結(jié)構(gòu)的失效概率均小于0，因此僅對(duì)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(jì)算理論，以及式（8)～(10）算出渡槽碳化的非概率時(shí)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(yùn)用Matlab編寫相應(yīng)的計(jì)算程序，對(duì)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(shí)變可靠度指標(biāo)β（t），計(jì)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(shí)的渡槽碳化破壞時(shí)間接近目標(biāo)使用年限，與規(guī)范[10]相比驗(yàn)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(jì)算模型的正確性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]在役鋼筋混凝土渡槽時(shí)變模糊可靠度分析[J]. 祝彥知,尚峰,糾永志.  水利水電技術(shù). 2019(02)
[2]大壩服役非概率可靠性分析方法[J]. 顧沖時(shí),張晶梅.  水利水電科技進(jìn)展. 2018(05)
[3]區(qū)間干涉下襯砌結(jié)構(gòu)系統(tǒng)非概率可靠度研究[J]. 王景春,康建超,侯衛(wèi)紅.  鐵道工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[4]考慮區(qū)間不確定性的鋼結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析[J]. 曹珊珊,雷俊卿.  吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2016(03)
[5]基于區(qū)間理論的橋涵墩臺(tái)基礎(chǔ)可靠性分析[J]. 蔣沖,周科平.  鐵道學(xué)報(bào). 2014(02)
[6]基于可靠度理論的現(xiàn)役渡槽使用性能評(píng)估[J]. 孟靜,李鑫,苑桂永.  水電能源科學(xué). 2010(07)
[7]基于區(qū)間分析的結(jié)構(gòu)非概率可靠性模型[J]. 郭書祥,呂震宙,馮元生.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2001(01)



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