既有公路RC桥梁正常使用极限状态模糊随机可靠度研究

既有公路RC桥梁正常使用极限状态模糊随机可靠度研究 既有公路RC桥梁正常使用极限状态模糊随 机可靠度研究 摘 要, 分析了既有钢筋混凝土桥梁正常使用极限状态可 靠度计算的特点,以钢筋混凝土 最大横向裂缝宽度作为构件正常使用状态的分析对象, 建立了混凝土构件在正常使用极限状态下考虑模糊性的随 机可靠度计算公式以及极限状态方程,并根据一座实际桥梁 的检测资料对该桥进行了可靠度分析。算例证明考虑模糊性 的可靠度计算方法,既能利用既有钢筋混凝土桥梁结构在使 用过程中产生的有用信息,又能考虑和处理结构正常使用极 限状态失效准则的模糊性,因而具有较大的理论意义和应用 前景。 关键词, 既有钢筋混凝土桥梁 ,正常使用极限状态 , 可靠度,模糊 Abstract: t ,Analyze the Characteristics of the existing reinforced concrete bridges on serviceability limit state reliability computation.The maximum transverse crack width of reinforced concrete members in normal state was as the object of analysis,fuzzy random reliability 1 calculation formula and the limit state equation were established. According to a practical bridge test data of the bridge, reliability analysis was done. The example shows that the given fuzzy reliability calculation method can not only use the existing reinforced concrete bridge structure’s information, but also can considerstructure’s fuzziness of failure criteria, so it has great theoretical significance and application prospects. Key words: existing reinforced concrete bridge, serviceability limit state,reliability computation,fuzziness 中图分类号,TU37文献标识码,A 文章编号, 一、前言 桥梁结构必须满足的各项功能要求, 归结起来分为结构 的安全性、适用性和耐久性。 前者属于承载能力极限状态, 后两者属于正常使用极限状态。承载能力极限状态关系到结 构的破坏和安全问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,是结构安全可靠的前提条件, 必须 首先得到满足。 正常使用极限状态涉及结构的工作条件和 性能,是保证桥梁结构在使用期间正常运营的必要条件。超 过承载能力极限状态的过程一般是不可逆的,一旦出现就会 引起结构失效, 而超过正常使用极限状态的过程一般是可 逆的( 但有些情况下也是不可逆的,如永久性的局部损坏和 永久性的不可接受变形)。目前,关于结构可靠度的研究主要 2 集中于承载能力极限状态可靠性分析, 有关的研究成果已被纳入结构可靠度统一标准和相应的设计规范, 在工程实践中已经显示出它的科学性与合理性,而对于结构正常使用极限状态可靠度的研究则相对较少, 理论方法尚不成熟, 统计资料也不充分。由于材料强度的日益提高, 大跨度、小截面的结构 ( 构件)越来越多,加上人们对结构使用要求的提高以及对影响结构正常使用的因素 ( 如裂缝、 变形等)对结构的使用性能及耐久性的不利影响的充分认识和高度重视,正常使用极限状态下的可靠性问题也越来越受到重视。本文结合既有钢筋混凝土桥梁结构的特点, 主要针对裂缝宽度极限状态,对正常使用极限状态的可靠性分析方法进行了对比研究。 二、既有桥梁正常使用极限状态的可靠度特点, 既有桥梁经过长时间运营, 其实际工作条件发生了较大变化,与待建桥梁相比,具有以下特点, 1 )车辆类型及载重有了明显增长 , 2 )桥梁设计规范有了修改和补充, 3 )日交通量及车速增大,与当初设计时采用的允许车速和规定 日交通量有明显不 同, 4 )疲劳、 侵蚀导致的损伤累积使桥梁承载力有明显降低 , 5 )遭遇特殊情况,台风 、地震或超重车辆通过 ,船只 3 等大漂浮物撞击和交通事故等, 这些情况对既有桥梁正常使用极限状态的可靠度有不可忽略的影响 ,因此既有桥梁正常使用极限状态的可靠度分析必须综合考虑设计条件、使用环境、车辆荷载情况等因素, 需要进行必要的实地观测或调查统计. 三、既有桥梁正常使用极限状态的模糊随机可靠度分析 钢筋混凝土桥梁结构正常使用极限状态也可表达为: (1) 式中:R为结构的广义抗力, S为结构的广义荷载效应.。 在正常使用极限状态可靠性分析中, 荷载分析采用的概率模型与承载能力极限状态相同,但最大可变荷载 ( 如车辆荷载)的基准期可取为一年,而且荷载的代表值及荷载组合的形式也有所区别。因此,广义荷载效应S 仍可视为随机变量。结构的广义抗力与结构的几何特性、材料特性及失效准则有关,由于结构的几何特性和材料特性都具有随机性,所以结构的广义抗力也具有随机性。但是,对于正常使用极限状态, 结构的失效准则具有明显的模糊性, 即结构的“安全”与“ 失效”( 或 “ 正常”与 “ 不正常” ,或 “ 适用”与“ 不适用”)之间的界限是模糊和不清晰的,没有明确的界限,存在中介过渡过程,这种过渡过程包含着结构适用性的缓慢降低,因此,结构正常使用失效的事件既具有随机性又具有模糊性,是模糊随机事件,结构的广义抗力也应作为模糊随机变量。事实 4 上,将结构的广义抗力R取某一定值作为结构正常使用的失效界限也是不符合客观实际的。国际标准 《 结构可靠性总原则》( I S O2 3 9 4 : 1 9 9 8 ) 也提出应考虑与正常使用极限状态相对应的失效准则的不分明性, 并提出用适用度来描述其中介过渡过程。如将适用度表示为广义抗力R的函数,假定R有两个限值r1和r2, r1表示结构完全适用,r2表示结构完全不适用,则结构的失效准则可表示为图1的形式。由此可见,结构正常使用极限状态的可靠性分析有其自身的特点,本文将讨论引入模糊 数学 数学高考答题卡模板高考数学答题卡模板三年级数学混合运算测试卷数学作业设计案例新人教版八年级上数学教学计划 方法的可靠性分析方法。 图1 结构正常使用极限状态的失效准则 如果结构广义抗力R和广义荷载效应S相互独立,结构广义抗力具有模糊随机性 ,广义荷载效应仅考虑随机性,和分别为其概率密度函数,则既有结构的失效概率为, ,2, 式中为模糊失效事件的隶属函数。 在钢筋混凝土桥梁结构的正常使用极限状态分析中,广义抗力R通常是以限值 ( 如最大裂缝宽度限值、最大挠度限值等)的形式表示,主要是利用工程实践中积累的经验数据制定的,带有一定的主观性。笔者认为广义抗力R的随机特性不易确定,因此可认为R仅具有模糊性,即将其取为一模糊允许范围, 这样似乎更符合客观实际。如R只具有模糊 5 性,设广义荷载效应S 对正常使用失效准则 ( 模糊允许范 围R)的隶属函数为,则失效概率为式,3,表示, 6