考虑抗力退化的混凝土坝时变可靠性分析方法

混凝土坝服役期间,由于具有随机时变性,结构抗力性能随时间发生不确定性退化,因此有必要从时变可靠度角度评估其运行安全性能。在概率密度演化理论(PDEM)的框架内,提出一种基于PDEM的时变可靠性分析方法(EP-TSR),即利用演化过程建立坝体结构时变响应的概率密度演化方程,引进虚拟随机过程技术再次建立概率密度演化方程并求解得到随机性初始条件,最终得到坝体静态响应的概率密度曲线演化规律和丰富的时变概率统计信息,并将该方法与Monte Carlo方法计算得到的结果进行对比。结果表明,EP-TSR法应用于混凝土坝有效、合理,且具有更高的计算精度和效率。

考虑抗力退化的在役结构可靠度验证荷载法

本文探讨了在役结构的整个“生命过程”中可靠度的变化过程，提出了目前的在役结构可靠度评估方法中存在的问题，并建议了评估在役结构可靠度的条件概率方法，根据实际情况，建议了考虑抗力退化时在役结构可靠度的验证荷载法，并对一实例进行了计算与分析。

考虑抗力退化的T形截面既有受弯构件时变可靠度计算方法

目的建立T形截面既有受弯钢筋混凝土结构时变可靠度计算模型,为既有受弯构件可靠性评估提供计算依据.方法在同时考虑混凝土和钢筋损伤以及材料强度劣化的情况下,结合规范中的设计计算公式与时变可靠度的特点,分析以往可靠性鉴定的缺陷,研究T形截面既有受弯钢筋混凝土结构承载力时变计算公式.结果提出了T形截面既有受弯钢筋混凝土结构承载力时变计算方法,并提出了判别是Ⅰ类T形还是Ⅱ类T形的时变判断条件,经计算可靠指标1.68<2.28,与现行可靠性鉴定标准的结果相吻合.结论结合工程实例进行计算分析,计算结果验证了本方法的正确性和科学性,提供了连续式评级方法.该方法易于工程技术人员掌握,可为健康诊断的研究提供基础.

考虑抗力退化的公路钢筋混凝土梁抗弯强度可靠性分析

本文采用了一个时变荷载模型和一个考虑了钢筋锈蚀、钢筋屈服拉力、混凝土抗压强度和粘结力等多个影响因素的多参数抗力劣化模型 ,对公路钢筋混凝土梁抗弯强度可靠性在服役期内的变化趋势进行了研究 。

地震作用下多层钢结构的抗力退化与倒塌预测

分析房屋结构的倒塌过程，使在某种程度上能预测强震作用下房屋的破坏状况，使所设计的房屋能满足＂大震不倒＂，故意义重大，判断结构倒塌危险程度，可以用抗力退化率作为指标，对于弹塑性地震反应，提出＂机构坐标系＂的概念，为不同破坏模式的框架结构提供一个统一的、易于判读抗力退化率的方法，数值分析和荷载试验的结果分析表明，对低层和多层钢框架来说，根据等效静力荷载作用下的弹塑性分析结果，可以简略地推断在水平地震作用下，结构是否存在倒塌的可能性．

轴压情况下考虑抗力退化的既有配筋砌块砌体时变可靠性分析

时变可靠度一直是国内外研究的热点,配筋砌块砌体这一新型结构体系在时变可靠度方面一直未有研究。本文在考虑砌块、灌孔混凝土和钢筋的材料强度随时间劣化的情况下,提出了在轴压情况下既有配筋砌块砌体结构强度时变计算模型,并给出了时变抗力计算公式和时变可靠度指标。本文的时变可靠度计算方法为既有配筋砌体结构的可靠性鉴定提供一种计算依据,使得可靠性鉴定结果更加科学。

腐蚀预应力混凝土桥梁抗力退化预测方法

针对氯盐环境下预应力混凝土桥梁中钢绞线锈蚀引起的抗力退化问题,以一座服役预应力混凝土桥梁为例,考虑钢绞线锈蚀初始和发展过程、锈蚀导致的钢绞线截面积减小、钢绞线强度降低以及钢绞线与混凝土间的黏结性退化,采用Monte Carlo数值模拟方法,建立了锈蚀预应力混凝土桥梁构件抗力退化预测概率模型,分析了锈蚀对预应力混凝土桥梁构件抗力水平的影响。研究结果表明:钢绞线锈蚀开始阶段,坑深增长较快,且各个蚀坑的差值较小;随锈蚀的发展,坑深增长逐渐变缓。锈蚀初始时间服从对数正态分布,不同时刻抗力可用正态分布来表征。

考虑拉索抗力退化的斜拉桥体系可靠度评估

疲劳损伤和大气腐蚀作用致使斜拉索性能退化,影响斜拉桥运营期的安全水平.为了分析拉索抗力退化对斜拉桥体系可靠度的影响,建立了斜拉索抗力退化的串并联概率模型,提出基于机器学习的斜拉桥时变体系可靠度分析方法.以经典斜拉桥和某大跨度双塔混凝土斜拉桥为工程背景,研究了考虑拉索抗力退化的结构时变体系可靠度.研究结果表明:对于稀索体系的小跨度斜拉桥,随着斜拉索抗力的逐步退化,桥梁结构体系的主要的失效路径为由梁和塔的弯曲失效逐渐转变为由拉索腐蚀引起的拉索强度失效;当拉索抗力退化后的可靠度低于主梁关键截面可靠度时,结构体系可靠度将显著降低;对于密索体系的大跨度斜拉桥,在拉索疲劳和腐蚀共同作用下,该斜拉桥体系可靠指标将在29年降低到5.2.

考虑退化的结构抗力的估计

分析使用中的建筑结构抗力的不定性和结构抗力的退化特性。针对结构抗力受腐蚀磨损以及开裂变形而退化的特性,提出了退化结构抗力的计算公式。

考虑多因素作用下的RC梁抗力时空退化模型

为研究钢筋混凝土结构锈蚀后的力学性能和抗力退化规律,基于RC梁加速锈蚀试验结果,首先综合考虑均匀锈蚀和点蚀同时发生的影响,对钢筋截面面积的时变模型进行分析,其次探讨裂缝宽度与氯离子扩散系数及RC梁抗力的关系,随后考虑受拉主筋锈蚀不均衡的影响,对结构抗力计算模型进行讨论,最后基于材料性能和结构尺寸的空间变异性,建立RC梁抗力时空退化模型,并对桥梁服役100 a后的抗力进行预测.研究发现:当考虑各参数的空间变异性时,不考虑裂缝影响得到的抗力值比考虑裂缝影响得到的抗力值高了9.91%;考虑各参数空间变异性时的抗力值比不考虑时下降了14.68%;适当的选取波动系数和单元尺寸对考虑结构各参数的空间变异性十分重要;潮汐区和浪溅区环境下结构的剩余抗力分别为初始抗力的43.23%和36.45%,较海岸线大气区环境下的抗力值分别下降了6.73%和21.35%,因此在结构服役期间,应尽量做好防腐措施,减少氯离子侵蚀对结构耐久性的破坏.

模糊及随机信息下桥梁构件抗力演化特征分析

受时间、空间以及检测手段等的限制,服役桥梁结构抗力退化预测过程存在很大的不确定性,这些不确定性既包括模糊性又包括随机性。针对氯盐环境下钢筋混凝土桥梁中钢筋局部锈蚀,以一座拆除旧桥构件为背景,构建了模糊及随机信息条件下桥梁构件抗力演化分析框架,模拟了钢筋锈蚀率和强度退化概率特征,并结合试验结果进行了验证,在此基础上,进一步考虑锈蚀引起黏结退化影响,分析了构件抗力概率密度函数演化特征,得到了抗力均值和标准差时变特点和截口分布类型。研究表明:信息的模糊性对预测结果影响不容忽视,对于信息不完善的桥梁或构件,抗力预测分析过程中系统地考虑这些不确定性因素是必要的。

基于动态贝叶斯网络及构件性能退化的钢板组合梁桥时变可靠性分析方法

为分析构件性能退化对钢板组合梁桥可靠性的影响,提出一种基于动态贝叶斯网络(Dynamic Bayesian Network,DBN)的时变可靠性分析方法。该方法首先依据材料劣化公式建立钢板组合梁桥抗力退化模型;然后基于DBN构建组合梁桥构件性能退化初始模型,利用钢板组合梁桥抗力退化模型随机生成不同变量组合作用下的抗力数据,对该初始模型进行训练,通过参数学习得到DBN先验模型及节点条件依赖关系,并加入观测节点及可靠度节点,建立适用于可靠性分析的DBN模型;最后输入桥梁检测数据,实现桥梁可靠度指标更新。采用该方法和蒙特卡洛法对某钢板组合梁桥时变可靠性进行分析,结果表明:2种方法预测结果基本一致,该方法可准确预测钢板组合梁时变可靠度;以可靠度为寿命评价指标,输入该桥运营60年时的检测信息,更新前、后该桥的使用寿命分别为75年、64年,应提前对桥梁采取维修与养护措施。

既有结构鉴定理论与技术的发展趋势研究

通过回顾国内外工程建设的发展历程,探讨了既有结构鉴定存在的问题以及鉴定工作的重要性和紧迫性。对比分析了国内外鉴定规范的发展和国内鉴定标准之间的关系。最后介绍了现有3种鉴定方法及其优缺点,并归纳总结了概率鉴定法的研究进展,得出了同时考虑抗力退化和荷载变化的既有结构时变可靠度鉴定方法是未来的发展趋势。

氯离子侵蚀环境下的RC梁退化概率模型

基于现有规范的抗力计算公式,采用Monte Carlo数值模拟方法建立了由氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀下的RC梁抗力时变退化概率模型。模型考虑了混凝土、箍筋、斜筋和主筋对结构抗力的贡献,以及钢筋锈蚀过程对结构性能的影响,其对分析和评定服役混凝土结构的可靠性提供了一定借鉴意义。研究表明:保护层厚度对钢筋锈蚀初始时间影响显著,构件在65年以前受剪抗力退化更快,而在65年之后受弯抗力退化更快。

受拉钢构件可靠指标退化分析

根据试验结果和现有文献资料,对锈蚀钢材的力学性能、锈蚀速率等方面进行研究,获得钢材锈蚀规律,提出受拉钢构件抗力衰减模型。采用一次二阶矩法计算不同服役年限的受拉钢构件可靠指标,研究受拉钢构件时变可靠指标退化规律。

基于联合智能算法的大跨度斜拉桥体系可靠度评估

在随机荷载作用下,大跨度斜拉桥结构体系具有显著的失效历程,使得运营期的体系可靠度评估尤为重要。根据大跨度斜拉桥结构体系失效特点建立了数学模型,提出了基于径向基函数神经网络和β约界法的联合智能算法。以具有4对斜拉索的法国Brotonne斜拉桥为算例,验证了该方法对于斜拉桥结构体系可靠度分析的可行性。最后,将该智能算法应用于主跨为420m的双塔混凝土斜拉桥在承载能力极限状态下的体系可靠度评估,并进行了参数分析。研究结果表明:联合智能算法在具有显著失效历程特征的斜拉桥结构体系可靠度评估中具有较好的适用性;Brotonne斜拉桥简化结构的体系可靠指标上限和下限分别为3.1571和3.1103,刚构体系混凝土斜拉桥的主要失效路径为边跨斜拉索强度失效导致塔梁交界处索塔弯曲失效;斜拉索抗力退化是影响斜拉桥结构体系可靠度的重要因素,与斜拉索疲劳损伤相比,斜拉索锈蚀导致斜拉桥在运营期的体系可靠度下降趋势更大。斜拉索的养护和及时更换对保证在运营期斜拉桥的体系可靠度水平具有重要的意义。

基于动态Bayes网络的结构时变可靠性分析

针对存在抗力退化结构的时变可靠性问题,提出一种动态贝叶斯网络(dynamic Bayesian network,DBN)模型,以gamma过程作为抗力退化模型,并离散为Bayes网络,同时建立观测模型、可靠性模型,组合为动态Bayes网络,通过连续节点消除与离散得到仅含离散变量的动态Bayes网络;给出精确推理的3种情况,评估现在(滤波)、未来(预测)以及过去时刻(平滑)结构的状态.当测量信息出现时,对退化模型参数重新估计,利用精确推理来更新结构时变可靠性.以存在抗力退化的一跨刚架作为研究对象,验证了模型的合理性.

实际车流荷载作用的混凝土梁桥可靠度评估

为了对在役混凝土梁桥在未来服役期的承载力失效概率进行评估,首先,基于实测随机车流数据,采用蒙特卡罗随机抽样的方法建立随机车流荷载模型;然后,基于经典Rice公式,建立桥梁车致荷载效应极值的概率分布模型;最后,考虑桥梁抗力的逐年退化,基于结构可靠度理论,详细给出了在役混凝土梁桥在未来服役时间内的可靠度评估方法及步骤。实际工程的应用结果表明:(1)经典Rice公式对桥梁车致弯矩界限跨阈率的拟合效果很好,依此建立的桥梁车致弯矩极值概率分布模型有效可靠;该研究给出的在役混凝土梁桥可靠度评估方法在实际工程中应用方便,可获取在役混凝土梁桥在未来服役期的承载力失效概率、承载力达到目标可靠指标的时间节点及桥梁可靠性能冗余度;(2)中小跨径混凝土梁桥在随机车流荷载作用下的弯矩界限跨阈率取决于过桥车辆数量,而受车辆间距的影响较小;(3)随着桥梁服役时间的增加,桥梁车致荷载效应极值的均值增大,标准差逐渐减小;桥梁抗力的均值和标准差随着桥梁服役时间的增加而逐渐减小;(4)混凝土梁桥中直接承受车辆荷载作用的主梁,其承载力失效概率大于非直接承受车辆荷载作用的主梁,其中边梁承载力失效概率最大;(5)混凝土梁桥的承载力失效概率随着抗力退化速度的增大而增大,抗力低速退化的承载力失效概率是抗力不退化承载力失效概率的4.88倍;(6)为保证在役混凝土梁桥的运营安全,建造时应该提高边梁的安全储备,管养时针对重型货车出现频率较高或恶劣使用环境的桥梁,可以因地制宜地采取相应的政策进行干预。

大气环境下的钢筋混凝土桥梁时变可靠度分析

为了探究钢筋混凝土桥梁抗力退化对桥梁可靠性能的影响,综合考虑一般大气环境下混凝土强度、钢筋强度、混凝土与钢筋黏结性能的降低,建立普通钢筋混凝土桥梁的抗力退化时变模型,分析规范车辆荷载作用的桥梁时变可靠度。研究结果表明,(1)一般大气环境下,桥梁抗力随着服役时间的增加而减小,其中钢筋强度退化对桥梁抗力的影响最大,其次是钢筋与混凝土黏结性能降低,而混凝土强度退化对桥梁抗力的影响相对较小;(2)桥梁可靠指标随着服役时间的增加而减小,密集行车占比越大,桥梁承载能力失效的概率就越大;非平稳车载作用下的桥梁可靠指标小于平稳车载,桥梁需要维修补强的时间比平稳车载提前;(3)多梁式简支梁桥在建造时应该提高边梁的安全储备,在管养时可以采取限载措施进行干预。

一种新的既有受弯构件时变可靠度计算方法

建立矩形截面既有受弯钢筋混凝土结构强度时变计算模型。在同时考虑混凝土损伤和钢筋损伤及材料强度随时间劣化的情况下,结合规范中的设计计算公式,研究矩形截面既有受弯钢筋混凝土结构强度时变计算模型,并给出其时变抗力计算简化公式和时变可靠度指标。结合工程实例进行计算分析,计算结果验证了本方法的正确性和科学性,与现行可靠性鉴定标准的结果相吻合,提供了连续式评级方法。时变可靠度计算方法,易于工程技术人员掌握,计算快捷、准确,为健康诊断的研究提供基础。