既有结构可靠性评定的基本问题和策略探讨

对既有结构可靠性评定的基本问题和策略进行探讨。从我国结构设计统一标准的基本要求出发,提出了既有结构可靠性评定的基本原则,分析了既有结构可靠性评定应解决的几个突出问题。为解决这些问题,提出安全水准多元化、使用年限目标化、管理措施具体化、检测评定精细化、抗震鉴定性能化等五个方面的策略。

层次分析法在既有建筑结构体系可靠性评定中的应用

用层次分析法确定构件的权重系数,提出了一种考虑构件权重的既有结构体系可靠性评定方法。以框架结构体系为例进行了结构体系可靠性等级的评定,并和《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB5 0 2 92 - 1 999)的评价结果进行了比较分析。结果表明,所提方法能反映不同构件对结构体系可靠性的影响,评定结果和实际吻合较好。但对于高层建筑,该方法还需要进一步完善。

我国近几代混凝土和砌体结构设计规范的可靠度比较

在总结相关文献对我国近几代建筑结构设计规范可靠度比较研究成果的基础上,对既有结构中最常见的混凝土结构和砌体结构,统一校核了砌体轴压和偏压构件、混凝土轴压和受弯构件的综合安全系数和可靠指标。结果表明:与现行结构设计统一标准规定的目标可靠指标相比,我国混凝土和砌体结构的现行设计规范和2000s系列规范的实际可靠度超过0.5以上,80s系列规范的实际可靠度比较接近目标可靠度,而70s系列规范各类构件的实际可靠度差异较大。将2000s系列规范的综合安全系数乘以0.9后,安全性水准仍达到现行结构设计统一标准和80s系列规范的要求;将2000s系列规范的综合安全系数乘以0.85后,安全性水准总体上仍达到70s系列规范的要求。研究成果可供制定既有结构的可靠度分级标准参考。

现存结构可靠性评定方法的进展——国际标准《结构设计基础——现存结构的评定》ISO13822:2001(E)综述

根据国际标准ISO 1382 2阐述现存结构可靠性评定方法的发展状况 ,并结合我国相关标准对其进行讨论 ,内容包括 :评定的基本框架、用于评定的资料、被测变量的校正、结构分析、鉴定、时域可靠度的评定、目标可靠度水平。

既有结构可靠性评定的设计值法

目前对既有结构可靠性的评定主要采用结构可靠度设计中的校核方法,即以分项系数表达的实用设计表达式.虽然在具体的校核过程中,一般会考虑既有结构实际的材料性能、几何尺寸和所承担的作用,但这种评定方法并不完全适用于既有结构的可靠性评定.借鉴国际标准中设计值法的基本思想,在前期工作的基础上,提出既有结构可靠性评定的设计值法.该方法在可靠性评定中直接考虑了基本变量概率特性、目标可靠指标和后续使用年限变化对评定结果的影响,引用既有结构的作用和性能的最新统计结果,建立可靠性评定方法,允许业主自由选取目标可靠指标和后续使用年限,较现有的结构可靠度设计中的校核方法更具有良好的灵活性和通用性.同时,根据此方法确定了现有规范规定的既有结构构件承载能力的鉴定等级与结构构件可靠指标之间的关系.

既有建筑结构体系可靠性评估实用方法

回顾和总结了结构可靠度理论的发展历史以及既有建筑结构评估的研究现状,指出现有结构体系可靠性评估方法的不足。针对存在的问题,提出了基于子结构的既有建筑结构体系可靠性评估的简化方法,建议将子结构取为自然层,先对子结构进行可靠性评估,再根据子结构评定结果,通过结构自然层间的相关关系对结构体系可靠性进行评估。根据层次分析法,提出了一种适合工程应用的子结构中构件权重系数实用计算方法。工程实例分析结果表明,所提方法得出的评定结果能更好地符合实际情况。

现役石油井架结构体纱的模糊动态可靠性评定

针对现役井架结构的使用特点，研究了其可靠性评定的随机性荷载分析以及荷载效应的统计分析，提出了构件的模糊动态可靠度评定方法和井架结构体系的可靠度评定实用方法，通过工程实例说明了文中理论与方法的可行性，为现役井架结构的可靠性评定及科学管理提供了理论基础。

钢筋混凝土桥梁抗力模型的建立及应用

对在役钢筋混凝土桥梁进行可靠度评估和寿命预测中,抗力是可靠度计算的重要因素,建立抗力模型至关重要。针对建立在役钢筋混凝土桥梁抗力模型的这一问题,分析了混凝土强度变化、钢筋锈蚀、混凝土与钢筋的粘结能力变化3大因素及其时变规律。考虑了锈蚀引起的钢筋力学性能降低,引入了基于纤维模型的计算模式不定性参数,采用数学方法建立了钢筋混凝土桥梁抗力随时间衰减模型。引入某钢筋混凝土简支T梁桥进行了抗力模型的计算,验证了模型的可靠性。抗力衰减模型的建立为结构可靠性评估打下了基础。

既有结构构件承载能力评定的分级标准

既有结构构件承载能力评定的基本方法应与目前可靠度的控制方法一致,以度量结构可靠性的可靠指标为评定指标,以可靠指标表达的分级标准为判定标准,并以其为基础建立以抗力与荷载效应比表达的实用分级标准.现行国家标准《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144-2008和《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292-2015中均提出了构件承载能力评定的实用分级标准和相应的可靠度控制水平,但两者之间存在一定的差异.综合考虑我国在构件可靠度控制方面的经验和现状,提出较为稳妥的可靠指标分级标准,并据此通过可靠度分析提出相应的实用分级标准,可为国家标准的修订提供参考.

既有公路钢筋混凝土梁的动态系统可靠性分析

针对既有结构可靠性分析的特点 ,根据评估目标基准期的不同建立时变荷载模型 ,考虑构件抗力随时间的动态变化 ,以某公路钢筋混凝土简支梁为例 ,计算抗弯破坏和抗剪破坏这两种失效模式的可靠指标 ,并根据二者的相关系数 ,对钢筋混凝土梁的动态系统可靠性进行分析。

既有厂房内部深开挖导致结构损伤的评估

某既有厂房内部大面积深开挖后,基坑边坡附近的柱基础因土压力作用发生明显的水平位移,柱身严重开裂。在柱基础水平位移测量、结构损伤调查检测和结构受力分析的基础上,认为厂房整体可靠性等级为最严重的四级。提出了柱身外包钢和柱基础增设树根桩的加固方案。

某高层民用住宅结构可靠性分析鉴定

现行的既有建筑结构的可靠性鉴定标准未能很好地将结构的安全性、适用性、耐久性等问题区分鉴定,但如果完全按照现行结构设计规范的规定对既有结构进行鉴定,又不能体现鉴定工作与设计工作的差别。本文列举一个结构可靠性鉴定的工程实例,通过采用理论与实际检测相结合的分析方式,提出了鉴定工作的一些基本原则及方法,从而加深对结构可靠性鉴定分析的理解。

既有建筑的目标可靠水平研究

为探究适用于既有建筑评估的目标可靠水平,基于《结构可靠度总原则》(ISO2394)中可接受风险准则和生活质量指数(LQI)准则确定了既有建筑评估的目标可靠指标;分别采用拟建建筑、既有建筑的抗力和作用概率模型,校准了《既有建筑物结构检测与评定标准》(DG/TJ08-804—2005)中不同类型构件的可靠度;依据校准结果分析了基于LQI准则确定的目标可靠指标的可行性。结果表明:基于LQI准则提出的目标可靠指标是可行的;安全等级二级的既有建筑按照现行鉴定标准进行评估时,对于混凝土受剪构件建议仍按照目标可靠指标3.7考虑,其他脆性构件的目标可靠指标可取3.35,延性构件的目标可靠指标可取2.6。

基于不同目标使用期的既有结构构件可靠指标研究

在进行既有结构的安全性分析和可靠性评定时,对于不同的目标使用期仍直接采用现行规范中的目标可靠指标数值,显然缺乏合理性。基于此,本文选取了14种具有代表性的结构构件,基于恒载+办公楼楼面活荷载、恒载+住宅楼面活荷载、恒载+风荷载3种简单荷载组合,考虑不同可变荷载与永久荷载的比值,根据不同目标使用期内荷载与抗力的统计特性,对可靠指标的数值进行了校准并给出相应的建议值。结果为:目标使用期小于30年时,目标可靠指标?取2.7;目标使用期为30年时,?取3.0;目标使用期大于30年时,?取3.2,这更符合工程实际鉴定时的判断结果。

随机性验证荷载对既有建筑结构构件可靠度的影响分析

对既有建筑结构构件进行安全性评定时,容易推断其在已服役时间内的随机性验证荷载。以混凝土受弯、大偏压和轴压三类构件为例,研究了随机性验证荷载作用下结构构件可靠指标的时变规律。不考虑抗力退化时构件可靠指标和失效概率的时变规律分析表明:(1)经5年左右的验证荷载作用后,构件的失效概率均趋于与服役时间成正比;既有结构评定时的构件失效概率回复至零,且失效概率增长速率基本与原设计构件相同;(2)评定时的已服役时间越长、评估使用年限越短、永久荷载占比越大,验证荷载引起的构件可靠指标基本增量越大,而三类构件之间的可靠指标基本增量差异不大;(3)验证荷载引起的可靠指标综合增量由可靠指标基本增量和评估使用年限缩短引起的可靠指标增量构成,且后者大于前者;(4)评估使用年限不超过5年和已服役时间的一半时,验证荷载的有利作用较显著,采用基于良好结构状态的评定方法评定既有结构构件的安全性时应限定评估使用年限和已服役时间。完整的结构构件时变可靠指标分析应同时考虑抗力退化、验证荷载作用以及评估使用年限缩短的影响,验证荷载作用及评估使用年限缩短可抵消部分因抗力退化引起的可靠指标降低。

既有结构基于评估使用年限的目标可靠度研究

在比较JCCS概率模式规范与我国统一标准规定的结构构件允许失效概率及目标可靠指标的基础上,研究了既有结构基于评估使用年限的目标可靠度.以评估使用年限内的允许累积失效概率与原设计使用年限内的允许累积失效概率相等为原则,建立了根据评估使用年限确定目标可靠度的方法,并提出了抗力需求折减系数建议值.以允许年失效概率为依据,提出了危险构件的可靠度定义和既有结构构件的使用安全寿命准则.以某锈蚀钢筋混凝土梁的受弯承载力分析为例,研究了其使用安全寿命、全寿命期检测评定周期等.

基于评估使用年限的既有结构可靠度评定实用方法

在分析国内外关于考虑抗力和荷载效应时变性的结构可靠度研究成果的基础上,提出了既有结构基于评估使用年限的可靠度评定实用方法。分析表明,不考虑设计使用年限内的抗力退化时,结构累积失效概率与服役年数成正比。结构抗力随机过程模型采用服役起始点随机变量乘以一个确定的抗力衰减函数表示,则结构抗力随机过程可退化为随机变量。同时考虑结构在评估使用年限内的抗力退化和评估使用年限缩短引起的抗力需求调整,建立了既有结构基于评估使用年限的累积失效概率和可靠指标条件方程。为便于工程应用,用抗力平均退化系数和抗力需求折减系数表示可靠指标的动态变化,建立了既有结构评估的抗力-需求比实用表达式,并提出了不同评估使用年限下的抗力需求折减系数建议值。

已有结构可靠性评估问题研究

论述了在役建筑可靠性评估的发展状况,列举了在役建筑结构的可靠性鉴定的一般程序,阐述了三种划分建筑物的鉴定方法,对结构可靠性研究的现状进行了概述,列举出了在役结构可靠性评估的理论和研究方法。

基于博弈论和可拓学的既有构件可靠性评价

为合理评价既有结构构件可靠性,基于博弈论和可拓学理论构建博弈论-可拓学评价模型.首先运用区间数对博弈论赋权计算方法进行改进;分别使用区间层次分析法和熵权法计算指标的主客观权重,通过改进后的博弈论赋权计算方法得到指标的综合权重;利用可拓学对既有结构构件进行可靠性评价.研究结果表明:博弈论-可拓学评价模型能够全面、合理地评价既有结构构件可靠性.

浅谈国外桥梁评估规范现状

在过去一段时间里,加拿大、美国、英国、丹麦和瑞士相继颁发了用于桥梁评估的新规范。实践证明,这些规范的颁发是正确的,因为它们对于那些不满足设计标准但仍能够承载的桥梁结构进行了保留。由于各个国家规范的成功实施,使得制定新的评估桥梁安全的欧洲规范成为可能。根据各种国家规范的实践和最新研究的经验,新的欧洲桥梁评估规范应包含以下几个要点:可以直接采用基于概率论方法的可能性;应包含结构系统的冗余度和鲁棒性标准;应包含特定条件下的活载情况和动力系数;应结合现场测量数据进行评估;应考虑活载测量结果。旨在解读现有欧洲规范在以上关键因素的处理方式,并为当前国内桥梁评估方法提供一定的参考。