既有钢筋混凝土梁桥可靠度分析

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发布时间：2021-09-26

资料介绍

既有钢筋混凝土梁桥可靠度分析
李永志，陈富强
(深圳高速工程顾问有限公司，广东深圳 518034)
摘要：既有钢筋混凝土梁桥在运营过程中，由于混凝土碳化，钢筋锈蚀造成承载能力降低，影响结构的安全性。
将可靠度评估中的抗力和荷载效应考虑为随时间变化的随机过程，通过对结构抗力衰减影响因素的分析，建立
抗力的随机过程模型，根据统计资料建立作用在桥梁上的荷载效应模型。然后运用可靠度理论的计算方法对桥
梁结构构件动态可靠度进行了分析，并对一座既有钢筋混凝土简支梁桥进行了实例分析。
关键词：桥梁；可靠度；抗力衰减；荷载效应
中图分类号：U448．21 文献标识码：B
0 引言
近年来，公路建设和维护部门在桥梁的维修、
加固以及承载力提升等方面的工作逐年增加。对
既有桥梁的结构性能进行可靠性分析，给出桥梁
现在以及今后一段时间内的承载能力可靠度水
平，有利于公路建设决策部门对桥梁的维护作出
经济合理、切实有效的决策。
1 结构可靠度
结构可靠性定义为：“结构在规定的时问内，
在规定的条件下，完成预定功能的能力 ”。在役钢
筋混凝土桥梁在服役过程中，其抗力和荷载效应
不但具有随机不确定性，而且与时间相关，是随时
间变化的随机过程。与时间有关的结构承载能力
功能函数为：
Z(￡)：R(￡)一SG(￡)一S0(￡) (1)
式中：R(￡)为抗力随机过程；S ( )为恒载随
机过程；S。(￡)为车辆荷载随机过程。
2 荷载随机过程模型
2．1 恒载
桥梁结构恒载是指桥梁结构构件的自重。而
桥梁结构自重会因施工误差、使用过程中磨损与
设计计算有所差别，属于随机变量。根据《公路工
程结构可靠度设计统一标准》，恒荷载服从正态分
布，桥梁结构恒载的概率分布函数为：
： — — 1
0 0437G x ／2 』 e冲( )ax(2) ．，
丌＼ U·UUlj ／
由上式概率分布函数，可得恒载均值： =
1．0148G ； s2c=0． 0437G 。
2．2 车辆荷载随机过程模型
在设计基准期内汽车活载值随时间是变化
的，其随时间变化的规律宜采用随机过程概率模
型来描述。参考《公路工程可靠性设计统一标准》
假定汽车荷载服从平稳二项随机过程，其分布规
律符合如下假定：
(1)荷载一次持续施加于结构上的时间长度为
T，将设计基准期等分为 r个相等时段，即 r=T／T。
(2)在每个时段上，荷载出现的概率为 P，不
出现概率为口=1一P。
(3)在每一时段荷载出现时，其幅值是非负随
机变量，且不同时段上的概率分布函数 F。( )相
同，F。( )称为荷载随机过程的截口分布。
上述假定表明，在一年内车辆运行状况变化
不大，将截口分布时段定为一年，则设计基准期
100年内的荷载效应最大值分布 ( )可在截口
分布的基础上求得。
根据交通部“公路桥梁可靠度研究”课题组通过
长期观测和统计分析，现行桥梁规范荷载的汽车荷载
效应在一般运行和密集运行状态下设计基准期内最
大值分布均为极值I型分布，其统计参数如表 l所示。