现役桥梁时变可靠度分析

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1、现役桥梁时变可靠度分析//.paper.edu-1-中国科技论文在线现役桥梁时变可靠度分析吴迅，范灏，王刚*作者简介：吴迅(17><958-),男,教授,主要研究方向:混凝土桥梁,桥梁结构耐久性,结构可靠度（同济大学桥梁工程系,上海,2000<92）5摘要：随着时间的推移，预应力混凝土桥梁发生耐久性退化，构件抗力水平降低，同时在运营过程中交通量增长，现役桥梁的时变可靠度值得关注。因此，总结了三种典型的抗力退化模式，并对交通量观测结果进行函数拟合；建立抗力衰减和活载增长的时变模型；以某六跨连续预应力混凝土T梁为背景，利用蒙特卡罗法计算了设计基准期内的时变可靠指标，最后得出桥

2、梁的安全使用年限。10关键词：可靠度；现役桥梁；时变；蒙特卡洛方法；预应力混凝土桥梁中图分类号：U445Time-VariantReliabilityAnalysisofExistingBridgesWUXun,FANHao,WANGGang15(DepartmentofBridgeEngineering,TongjiUninersity,Shanghai,2000<92)Abstract:Alongwithdurabilitydeteriorationandgrowthofhighwaytraffic,resistanceandreliabilityofexisting

3、bridgesarereducing.Inthispaper,threetypicaldeteriorationmodesareconcluded;andthegrowthoftrafficisfitted.Consderingasix-spanprestressedconcreteT-girderbridge,thetime-variantreliabilityindicesarecomputedusingtheMonte-Carlomethod.Andthe20safeservicelifeisobtained.Keywords:reliability;exising

4、bridge;time-variant;Monte-Carlomethod;prestressedconcretebridge0引言25随着使用时间的增长，公路桥梁材料的强度和可变荷载特征都在变化，如钢筋锈蚀，混凝土劣化，运营超载等，因此整个服役期间，桥梁结构的可靠性是随时间动态变化的。近期公路桥梁事故频发，现役桥梁不能满足设计要求的问题日趋凸显。一般来说，合理设计建设的桥梁结构在运营初期能够满足安全性能的要求，但由于实际运营过程种种不利因素，逐渐导致众多桥梁存在潜在安全风险。因此，现役桥梁在使用过程中可靠度的变化是结构寿命全30过程研究的一个重要课题。我国现行桥梁设计规

5、范采用的可靠度分析和设计方法没有很好考虑结构抗力随时间的降低；在进行桥梁评定时，规范建议现役公路桥梁的可靠性指标至少为新桥85%。许多学者从材料角度建立了混凝土和钢筋强度的时变模型[1][2]。然而影响钢筋混凝土结构抗力变化的因素众多，很难定量描述，并且相互之间还可能存在着复杂的相关关系，从材料角度直接35获取抗力的时变模型较为困难。我国公路桥梁的设计车辆荷载多次提高，但是就目前统计，我国众多桥梁处在超载的运营条件下。在桥梁整个服役期间，活载有一个逐渐增长的过程，需要建立一个合理的交通量时变模型。1现役桥梁结构抗力的时变模型一般来说，结构抗力随时间的变化是非平稳随机过程[

6、3]。为了计算上的简化和实用化，40可将非平稳随机过程平稳化，即将抗力R(t)简化为：//.paper.edu-2-中国科技论文在线0()()RtrtR??（1）式中：抗力衰减函数r(t)为一确定性函数；R0为结构的初始抗力，R(t)的概率分布类型与R0相同，通常认为服役构件抗力服从对数正态分布，其平均值和变异系数分别为0()()RtRrt??????（2）450()RtR??????（3）目前国内外学者在钢筋混凝土结构的抗力衰减模型上作了大量的统计研究，得出的抗力衰减模型简化形式有多项式模型、幂指数函数模型等[2][3]。本文采用的幂指数形式的抗力衰减函数：()1rtk

7、t??????（4）50式中:k,??为影响钢筋混凝土结构抗力衰减的随机变量。假设三种典型的服役环境，按照抗力退化速率不同，参数k和??的统计参数可以按照下表取值：表1k,α统计参数Tab.1StatisticalParametersofkandα退化模式随机变量均值标准差变异系数分布类型低速退化k0.010.0010.1对数正态α0.60.060.1中等退化k0.0120.001320.11α0.630.06<930.11严重退化k0.0150.001650.11α0.650.0780.12对于t=0(设计阶段)抗力R0的统