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。

钢板组合梁构件退化对结构敏感性分析

随着安徽省内双主梁钢板组合梁梁桥的推广应用,钢板组合梁建设后管养需求日益扩大,其构件退化对结构的影响有待明确。结合安徽省钢板组合梁桥实际工程,建立钢板组合梁有限元模型,通过模拟不同构件退化情况,分析在役钢板组合梁构件退化对结构的敏感性,明确影响钢板组合梁整体性能的构件退化主要因素及影响规律。研究表明:预制桥混凝土面板强度的退化是影响在役钢板组合梁结构性能的主要因素,其次为钢主梁锈蚀深度的影响,钢主梁锈蚀面积、钢横梁锈蚀程度、混凝土湿接缝退化等是影响钢板组合梁受力性能的次要参数。

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。

锈蚀钢筋混凝土柱残余承载力研究

沿海及周边地区的钢筋混凝土结构往往因钢筋锈蚀而导致混凝土结构发生开裂破坏、结构承载力降低,严重威胁钢筋混凝土结构的可靠性和安全性。针对氯盐环境中处于服役状态下的钢筋混凝土柱结构的力学性能退化规律进行研究,通过分析钢筋锈蚀引起的材料损伤机理,构建对应的钢筋与混凝土材料退化模型以及构件强度退化模型,计算锈蚀钢筋混凝土柱的残余承载力,并获得锈蚀柱的弯矩-轴力相互作用曲线。计算结果表明,锈蚀钢筋混凝土柱的承载力随锈蚀程度的上升而显著下降,对于大偏心受压情况,当锈蚀程度为6%~10%时,构件的承载力由于钢筋与混凝土界面的黏结强度损失而大幅降低,对于小偏心受压及轴压情况,当锈蚀程度接近5%时,构件的承载力由于受压区混凝土截面的几何损失、钢筋屈服强度降低与横截面面积减小而明显降低。