服役期砼橋梁加固前后的可靠度研究.pdf

1、橋梁結(jié)構(gòu)可靠度一直是本領(lǐng)域研究的熱點問題之一,橋梁設(shè)計規(guī)范的演變、荷載等級的修訂、概率極限狀態(tài)設(shè)計思想的推廣使得可靠度理論越來越向工程應(yīng)用的方向發(fā)展。對于服役橋梁結(jié)構(gòu)而言,受到各種環(huán)境荷載及不斷增長的車輛荷載與交通流的作用使得結(jié)構(gòu)安全性評估成為當(dāng)前亟待研究的課題。目前關(guān)于結(jié)構(gòu)可靠度的研究多停留在理論階段,如何面向工程應(yīng)用將可靠度理論的研究成果實用化,成為本文研究的出發(fā)點。
　　 本文依托西部交通建設(shè)科技項目“西部地區(qū)在役砼梁橋結(jié)

2、構(gòu)體系時變可靠度分析與評價方法的研究(200731882231)”及“橋梁設(shè)計荷載與安全鑒定荷載的研究(200831849404)”,主要針對服役PC橋梁可靠度評估及RC橋梁加固后可靠度分析方法展開研究,主要的研究內(nèi)容與成果如下:
　　 針對承載能力狀態(tài)下PC橋梁構(gòu)件的評估,借鑒現(xiàn)有的耐久性研究成果及相關(guān)規(guī)程,構(gòu)造了服役PC橋梁構(gòu)件受剪和受彎的抗力概率模型。模型考慮了橋梁結(jié)構(gòu)驗算系數(shù)、承載能力惡化系數(shù)、砼截面折減系數(shù)、鋼筋銹損率

3、、銹蝕鋼筋強度降低系數(shù)、銹蝕鋼筋與砼協(xié)同工作系數(shù)、管道偏差修正系數(shù)、砼強度修正系數(shù)；同時考慮了抗力參數(shù)測試不定性影響的隨機變量及抗力計算模式不定性影響的隨機變量。構(gòu)造了基于評估基準(zhǔn)期的汽車荷載效應(yīng)及人群荷載效應(yīng)的概率模型,給出了構(gòu)件承載力可靠度的分級標(biāo)準(zhǔn),從而建立了服役PC橋梁構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)可靠度的評估方法。
　　 針對正常使用極限狀態(tài)下的服役PC橋梁全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件及A類構(gòu)件,以應(yīng)力失效準(zhǔn)則為依據(jù),利用可靠度方法對主梁正截面

4、上下緣有效應(yīng)力抗力概率模型、恒載效應(yīng)概率模型、汽車和人群荷載效應(yīng)概率模型進(jìn)行了研究,提出了可靠度評估流程并給出了最低可靠指標(biāo),建立了PC橋梁構(gòu)件正常使用可靠度的評估方法。
　　 首次利用自主開發(fā)的預(yù)應(yīng)力鋼束張力測試儀采集了有效預(yù)應(yīng)力的隨機樣本,對鋼束有效預(yù)應(yīng)力的分布規(guī)律和統(tǒng)計參數(shù)進(jìn)行了研究。經(jīng)X2檢驗,有效預(yù)應(yīng)力統(tǒng)計參數(shù)KEP服從正態(tài)分布,即KEP～N(0.97,0.09)。以分位值0.75為依據(jù)給出KEP的代表值為0.91,為

5、服役PC橋梁構(gòu)件正常使用狀態(tài)的可靠度評估提供了重要依據(jù)。
　　 以服役RC橋梁構(gòu)件時變可靠度理論為基礎(chǔ),采用可視化編程工具Visual Basic6.0開發(fā)了可靠度評估系統(tǒng)V1.1,簡化了服役RC橋梁可靠性評估的過程。
　　 通過對某高速公路上連續(xù)一周的車流數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,得到了車重的統(tǒng)計分析結(jié)果。利用MATLAB開發(fā)了基于實測車輛數(shù)據(jù)的隨機車流模擬程序。給出了以R/(γ0γRS)為依據(jù)的服役橋梁可靠度評估方法。

6、>　　 利用可靠度方法對《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》(JTG/TJ22-2008)的矩形截面受彎構(gòu)件的粘帖纖維布及鋼板加固進(jìn)行了分析,以Monte-Carlo法模擬隨機樣本獲得了纖維布加固后的統(tǒng)計參數(shù)為:μKR,M=1.713,σKR,M=0.545,δKR,M=0.318；鋼板加固后的統(tǒng)計參數(shù)為:μKR,M=1.696,σKR,M=0.543,δKR,M=0.320。通過研究發(fā)現(xiàn)兩種片材加固后構(gòu)件可靠指標(biāo)分布規(guī)律大致相同,受加固后抗力變

7、異性增大的影響其可靠指標(biāo)略低于規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。汽車運行狀態(tài)對中小跨徑橋梁可靠度影響較大,當(dāng)p=0.1及2.5時的隨著汽車荷載等級的提高其設(shè)計安全裕度不斷增大,而p=1狀態(tài)下,當(dāng)汽車荷載效應(yīng)提高0.5倍時可靠指標(biāo)最大,以此得出提級加固汽車荷載等級的最優(yōu)界限。針對加固后構(gòu)件可靠指標(biāo)的離散性,提出了以可靠性修正系數(shù)γβ來調(diào)整安全裕度的方法,通過分析計算給出了不同狀況下的γβ值,ρ越大則γβ越大,反之亦然。
　　 采用以上研究成果,對一座服