既有钢筋混凝土T梁时变可靠度分析

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发布时间：2021-09-26

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既有钢筋混凝土T梁时变可靠度分析
周鸱，邹锦华，刘洪瑞
(广东工业大学土木与交通工程学院，广东广州 510006)
摘要：我国现有大量钢筋混凝土T梁结构，随着服役时间不断延长，在大气环境的作用下均存在不同程度的老化和破坏问
题。该文根据混凝土碳化及钢筋锈蚀的机理，考虑抗力随时间变化，对一座桥梁进行时变可靠度分析，同时对比分析各种破坏
因素对结果的影响，发现在结构抗力衰减的作用下，该桥在服役基准期50 a时已经不能达到可靠度指标为4．2的要求。分析结
果表明，钢筋锈蚀对可靠度影响最大，可为桥梁工程耐久性评价提供有意义的参考。
关键词：钢筋混凝土T梁；耐久性；时变可靠度
中图分类号：U448．34 文献标识码：A 文章编号：1009—7716(2011)04—0190—04
0 前言
既有桥梁承载能力评估是桥梁管理中的主要
任务之一。建立有效、经济的桥梁承载能力评估方
法并使之规范化一直是管理部门和工程界所关注
的重要问题。然而，目前，无论是国内还是国外，
将结构可靠度理论用于桥梁结构安全性评估还处
于研究阶段，尚未有成熟的方法来精确计算随机
变量对结构可靠度的影响 ll_，同时可靠度分析模
型尚未充分考虑时间变化因素，视结构抗力和荷
载为静态，与实际情况不符。在大气环境下，由于
混凝土碳化和钢筋锈蚀，钢筋混凝土结构的性能
会逐步劣化，其结果是结构在规定的时间内、规定
的条件下完成预定功能的能力降低。钢筋混凝土
结构因钢筋锈蚀引起混凝土顺筋胀裂而造成的损
伤被认为是当今影响混凝土结构耐久性的首要原
因【2】。基于此，本文综合考虑上述各种时变因素，
选取广东省道高广线(S113)电白县石旦桥水毁工
程，针对在大气环境的腐蚀作用下，讨论既有桥梁
可靠度的动态变化，对比分析混凝土碳化，钢筋锈
蚀等各种因素对桥梁可靠度的影响状况。为科研
项目《水泥混凝土桥面铺装耐久性技术研究》(粤
公研2009—16)中混凝土耐久性分析提供一种可行
的方法。
1 抗力衰减时变分析
在目前钢筋混凝土结构的损害中，影响混凝
土结构耐久性的因素十分复杂，其所处的外界环
境条件和防护措施是影响耐久性的主要外因，主
要就是混凝土的碳化以及其引起的钢筋锈蚀。这
些都是随着时间的变化不断加剧的，结构的抗力
收稿日期：2010—11-10
作者简介：周鹛 (1986一)，男，湖南衡阳人，硕士在读，研究方
向为桥梁加固与检测。
也随时间不断衰减，可靠度降低直到无法达到要
求，因此在抗力衰减模型中，对于混凝土和钢筋的
种种损害是计算中必须考虑的。
1．1混凝土强度在一般大气条件下的变化
一般大气条件下混凝土性能劣化主要是其碳
化腐蚀，碳化使混凝土失去碱性，并逐渐失去对钢
筋的保护能力，此外其强度随时间也有所改变。在
役钢筋混凝土结构的强度仍然假定服从正态分
布，其平均值和标准差可表示为时间的函数[3]：
f)：1．452 9e。。。， (1)
off(t)=(0．030 5t+1．236 8) (2)
式(1)、式 (2)中：／x ,11o" 分别为混凝土28 d强
度的平均值和标准差。
1．2 钢筋锈蚀引起的截面损失
钢筋锈蚀对结构可靠性的影响主要有两方
面：一是锈蚀引起的钢筋截面积减小；二是因为锈
蚀引起体积增大、顺筋裂缝、保护层剥落而导致钢
筋与混凝土之间粘结力下降。钢筋锈蚀引起的截
面损失与锈蚀开始时间有显著关系，将其描述为