应用Monte Carlo-JC法评估FRP加固RC梁受弯承载力可靠度

将Monte Carlo随机抽样方法与JC法相结合(称为Monte Carlo-JC法),利用Matlab软件自带的随机数发生器编制了程序,针对ACI 440.2R-02设计指南(称为ACI指南)中的FRP抗弯加固条款进行了较为系统的可靠度评估。可靠度分析结果表明:混凝土强度fc′、CFRP片材配筋率fρ及CFRP片材性能是影响抗力比值均值和标准差的3个主要因素;可靠度指标的平均值随着折减系数的增大而逐步减小,且随着荷载效应比值Ln/Dn的增大而减小。对所有可靠度指标进行统一考虑,得到整体抗弯设计指标0β为4.40,可见该指南的可靠度水平偏高。基于对抗力折减系数的参数研究结果,无论钢筋的应变水平如何,建议取固定值0.90。在所有相关设计指南中,ACI指南最具有代表性,对该指南的可靠度评估具有普遍意义。

钢筋锈蚀率的概率模型及时变可靠度分析

氯离子引起的钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构性能劣化的主要原因,因此有必要对钢筋锈蚀率的计算进行详细研究。考虑钢筋锈蚀过程中各影响因素的不确定性,将钢筋初锈时间和保护层开裂时间作为随机变量,首先分3种情况建立钢筋锈蚀率的计算模型;然后通过Monte Carlo模拟对锈蚀率进行概率分析,确定锈蚀率的概率分布类型和统计参数,最后根据收集的试验数据建立钢筋混凝土受弯构件剩余承载力与钢筋锈蚀率的关系,对受腐钢筋混凝土受弯构件进行时变可靠度分析。研究表明:钢筋锈蚀率服从正态-正态双峰分布;暴露时间越长,钢筋未锈蚀和混凝土保护层未开裂的概率越小;构件可靠度随时间的增加明显降低。

钢筋混凝土柱抗震可靠度分析

针对按现行《建筑抗震设计规范》(GBJ11 89)设计的钢筋混凝土柱进行抗震可靠度分析。研究了在弯矩和轴力共同作用下 ,在不同设计情况下柱的抗震可靠度 ,轴力和弯矩分别考虑完全相关和完全独立两种情况。此外也分析了柱的抗剪可靠度。在进行柱抗震可靠度分析时 ,采用了MonteCarlo数值模拟法。

不同设计配筋下大偏压RC柱承载力抗震可靠度

为研究偏心距随机特性对不同设计配筋下RC柱承载力抗震可靠度的影响规律,采用解析方法,推导了以多个无量纲化设计参数表达的大偏压RC柱失效方程和配筋影响系数计算式。考虑规范中的柱配筋率要求,分析了荷载效应比值等设计参数在常用取值范围内时配筋影响系数的变化规律。结合已有的水平地震作用、竖向重力荷载、混凝土强度和钢筋强度等参数的概率模型,并考虑偏心距的随机特性,采用Monte Carlo方法进行了大偏压RC柱可靠度分析。结果表明:不同设计参数组合下大偏压RC柱配筋影响系数的变化离散性较大;当配筋影响系数较小时,增加配筋对大偏压RC柱可靠指标的改善作用不大;当该系数较大时,增加配筋对可靠指标的提升效果较明显。

混凝土受弯构件挠度与裂缝计算公式的可靠度分析

应用蒙特卡洛(MonteCarlo)法,按荷载效应的不同比值,对《混凝土结构设计规范》(GB50010-2001)中受弯构件的挠度、最大裂缝宽度计算公式进行可靠度分析,结果表明,《规范》公式的可靠性水平大体上可以接受,但对于承受恒载为主、变形不可逆的情况,公式的可靠性水平偏低,应适当提高.

基于概率的钢筋混凝土桥梁加固措施影响分析

为了定量模拟加固措施对退化钢筋混凝土桥梁的影响,建立一种基于概率和有限元的不同加固措施对钢筋混凝土桥梁影响的分析方法.根据结构在退化过程中的不同状态将现有加固措施分为四类:延迟开锈、延缓锈蚀、加强性能以及更换结构.延迟开锈用来推迟钢筋的开始锈蚀时刻,延缓锈蚀可以使钢筋在一段时间内停止锈蚀,加强性能可以提高结构的受力性能,更换结构可以使构件或结构恢复初始状态.详细介绍了每种加固措施对结构影响的模拟方法,编写了加固措施影响的分析模块并加入到已有的软件CBDAS中.利用更新的CBDAS、Monte-Carlo模拟、结构失效模型以及体系可靠度计算软件可以求出结构的时变体系可靠度.以一座钢筋混凝土连续梁为对象,利用时变体系可靠度研究不考虑加固和考虑不同加固措施时结构的性能演变规律.结果表明:不同加固措施能延迟结构性能退化,能明显改善结构性能,应根据结构的实际受力状态来选取合适的加固措施.

钢筋混凝土柱“强剪弱弯”设计可靠度分析

基于现行建筑抗震设计规范 (GBJ11 89) ,把钢筋混凝土柱的设计参数看作随机变量 ,柱的破坏看作由抗弯与抗剪失效模式组成的串联体系 .本文采用MonteCarlo模拟法 ,分析了钢筋混凝土柱“强剪弱弯”设计的可靠度 .重点分析了不同轴压比下 ,钢筋混凝土框架柱剪切破坏先于弯曲破坏发生的概率 ,为合理的确定剪切增强系数提供参考 .

寿命期内钢筋混凝土连续梁体系可靠度分析

建立了一种基于概率和有限元的寿命期内钢筋混凝土桥梁性能演变分析方法.在重点解决材料力学性能退化、截面面积削弱以及结构整体力学性能演变等问题数值模拟方法的基础上编写了耐久性分析程序CBDAS;根据现有研究成果建议了结构性能演变分析中出现的主要随机变量的统计参数;结合CBDAS和Monte-Carlo模拟建立了钢筋混凝土桥梁时变体系可靠度分析方法.最后,以一座钢筋混凝土连续梁为对象,利用时变体系可靠度研究其在氯离子侵蚀作用下寿命期内的结构性能演变规律.

钢筋混凝土水池受弯构件裂缝宽度可靠度分析

钢筋混凝土水池受弯构件裂缝宽度的可靠度与可变作用与永久作用的比值、准永久值系数综合值和配筋率有密切的关系。首先建立极限状态方程,采用蒙特卡罗法,分析了四组不同截面的构件在不同作用比、不同准永久值系数综合值和不同配筋率下,钢筋混凝土水池受弯构件按强度配筋下裂缝宽度的可靠度。结果表明:可靠指标随可变作用与永久作用的比值、配筋率的增大而增大,随构件截面、准永久值系数综合值的增大而减小。

基于蒙特卡罗法的钢筋混凝土柱抗震可靠度分析

近年来各国地震的频繁发生,使基于建筑结构更具安全性的抗震可靠度研究计算方法备受关注。根据我国现行抗震规范的要求,运用蒙特卡罗法理论,对同一钢筋混凝土柱分别基于极限承载力和位移两种方法进行抗震可靠度分析,并比较不同偏心率下柱的抗震可靠度变化。计算结果表明:相同条件下基于位移的抗震可靠度值偏小;地震作用下的结构可靠度并非完全取决于构件的强度,还与构件的变形能力相关;采用位移可靠度分析方法控制构件抗震可靠度更为合理。

新规范型钢混凝土梁集中荷载下受剪承载力公式的可靠度

针对中国近年发布的《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)与《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138—2001)中型钢混凝土(SRC)梁剪力计算公式的差异以及原公式数据样本的局限性,利用所收集的国内外71根受剪梁的88个有效数据,重新对中国多部规范中集中荷载下SRC梁受剪承载力公式的可靠度进行了对比分析。首先,对比了数据样本的试验值与规范计算值。结果表明:《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)与《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138—2001)均比现行的《钢骨混凝土结构技术规程》(YB 9082—2006)偏安全;随着型钢和箍筋用量的增加,组合结构规范公式的安全性呈下降趋势,需要重视。其次,结合计算模式的不确定性统计信息,利用蒙特卡洛模拟方法,对240根普通SRC受剪梁进行了可靠度分析。研究发现,组合结构规范公式具有较高安全性,即使将公式按0.9进行折减,其可靠度依旧能基本满足设计需求。

钢筋混凝土偏心受压构件增大截面加固后可靠度分析

偏心受压构件增大截面加固后的可靠度与初始偏心距、荷载比和纵筋配筋率有密切的关系。该文首先推导了大、小偏心受压构件在对称配筋下增大截面加固后的计算公式和Nu-Mu相关曲线方程,并在此基础上建立其极限状态方程。采用蒙特卡罗法,分析了四组不同截面的构件在不同初始偏心距、不同荷载比和不同纵筋配筋率下,偏心受压构件增大截面加固后的可靠度。结果表明:截面尺寸大小对可靠指标的影响不是很显著,可靠指标随着初始偏心距和荷载比的增大而减小,随着纵筋配筋率的增大而增大。

型钢再生混凝土柱抗剪承载力可靠度分析

基于《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068—2001),采用蒙特卡罗法对型钢再生混凝土柱抗剪承载力进行可靠度分析,并对该柱发生剪切斜压破坏时的抗剪承载力计算公式进行了修正;在此基础上,重点研究了剪跨比、体积配箍率、型钢腹板配筋率、型钢强度、箍筋强度和再生骨料取代率对该柱抗剪承载力可靠指标的影响。结果表明,在分析参数范围内,型钢再生混凝土柱抗剪承载力可靠指标均满足现有规范要求,剪切斜压破坏时该柱的可靠指标平均值为3.718 7,比规范规定值高出0.018 7;弯曲破坏时该柱的可靠指标平均值为3.676 4,比规范规定值高出0.476 4;另外,型钢再生混凝土柱可靠指标随着剪跨比的增大而逐渐减小,随着再生粗骨料取代率的增加呈现递减趋势,随着体积配箍率和型钢腹板配钢率的增大而呈现上升的趋势,随着型钢强度和箍筋强度的提高而呈现上升趋势。上述结论可为型钢再生混凝土柱的抗震设计及工程应用提供参考。

地震作用下钢筋混凝土柱的可靠度分析

根据我国现行规范抗震设计的基本原则,基于现行规范DL/T 5057-1996的规定,建立了钢筋混凝土柱在地震作用下的承载力极限状态方程,根据给定烈度下地震作用的概率分布类型,以各种设计参数作为基本变量,采用Monte-Carlo模拟法,对不同偏心距和不同荷载效应比值下,钢筋混凝土柱受压和受剪承载力的抗震可靠度进行了计算分析,结果可供现行规范修订时参考.