钢筋混凝土结构疲劳时变可靠性分析

钢筋混凝土结构在疲劳荷载作用下材料要发生劣化,从而结构抗力降低,可靠度发生改变.笔者应用非线性有限元理论计算出结构"危险部位"钢筋和混凝土材料的疲劳应力,通过材料疲劳过程中强度和刚度的损伤劣化模型计算出结构的剩余抗力,并对其进行时变可靠性评估和剩余疲劳寿命预测.其研究方法适用于复杂结构形式和任意边界条件的钢筋混凝土结构疲劳验算和可靠性评估.     

长期荷载作用下水工结构限裂可靠度分析

混凝土的徐变和收缩是长期荷载作用下混凝土结构裂缝宽度扩大的主要影响因素．因受环境条件影响,使其在水工结构中具有较大的不定性,而对水工混凝土结构构件可靠度的影响,目前尚无统一认识及合理的考虑方法．为了正确分析计算长期荷载作用下水工结构限裂可靠度,从多个方面探讨了混凝土收缩和徐变的变异对长期荷载统计不定性构件截面抗力不定性的影响程度,据此采用正常使用极限状态“抗力－ 荷载效应转换摸式”进行了可靠度分析．结果表明：长期荷载作用下水工结构限裂可靠度比一般的建筑结构高;水工混凝土结构构件裂缝计算公式的可靠度原则对不同的构件尚不统一,尤其是轴心受拉构件,公式中的常系数有待改进     

钢筋混凝土结构冻融破坏的随时模糊可靠度分析

通过对普通混凝土冻融破坏机理和失效准则的模糊性的分析,认为钢筋混凝土结构的冻融耐久性失效具有随机性和模糊性,并应该考虑抗力随时间的变化,在此基础上提出了混凝土结构冻融耐久性失效的随时模糊可靠度分析模型.算例分析表明,提出的钢筋混凝土结构冻融破坏的随时模糊可靠度分析模型,能够更好地反映结构在冻融循环作用下的实际可靠度.     

一般大气环境下已有结构的动态可靠度

针对我国现行建筑结构设计规范中静态可靠度分析模型的缺陷，考虑了服役结构荷载及抗力分布统计特征不同于拟建结构的固有特点，建立了全随机时变可靠性评估模型．为弥补以往仅仅局限于单因素作用下可靠性分析的不足，建立了混凝土损伤和钢筋损伤等多因素影响机制下的全随机动态可靠度分析模型，并求得动态可靠指标。给出了一般大气环境下钢筋混凝土结构在服役期内截面尺寸、抗力水平以及可靠指标的时变规律，算例验证了该方法的正确性。     

基于耐久性的在役结构可靠性分析

在荷载、环境和材料内部因素的作用下,钢筋混凝土结构的性能逐步劣化,结构的实际可靠度不断降低,基于混凝土碳化、混凝土保护层锈胀开裂和锈胀裂缝宽度3种不同的耐久性极限准则,提出了在役结构动态可靠度分析方法并对相关统计参数的取值进行了探讨.     

长期荷载作用下水工结构限裂可靠度分析

混凝土的徐变和收缩是长期荷载作用下混凝土结构裂缝宽度扩大的主要影响因素。因受环境条件影响，使其在水工结构中具有较大的不定性，而对水工混凝土结构构件可靠度的影响，目前尚无统一认识及合理的考虑方法。为了正确分析计算长期荷载作用下水工结构限裂可靠度，从多个方面探讨了混凝土收缩和徐变的变异对长期荷载统计不定性构件截面抗力不定性的影响程度，据此采用正常使用极限状态“抗力－荷载效应转换模式”进行了可靠度分析。     

圆空心钢管混凝土短柱在轴向压力作用下的可靠性分析

为分析圆空心钢管混凝土短柱在轴向压力作用下的可靠性,以笔者及其他学者所进行的圆空心钢管混凝土轴压短柱试验数据为统计样本,结合Normal、Lognormal、Weibull、Gamma 4种分布形式,考虑模型误差,分别根据《钢管混凝土结构技术规范》（GB 50936—2014）中的钢管混凝土柱轴压承载力计算公式与作者提出的修正公式,运用Monte Carlo法计算得到了规范公式与修正公式的可靠度指标。结果表明：依据两种公式计算得到的可靠度指标均基本满足目标可靠度指标3.7的要求;规范公式的可靠度指标较大,约为修正公式的1.05倍,计算结果较为可靠;可靠度指标随着混凝土强度和荷载效应比的提高而上升,随着含钢率的提高而下降,钢材强度和空心率的变化,可靠度指标的变化不明显。考虑上述4种分布类型对抗力误差的影响,分析了各参数因素对抗力分项系数的影响,结果表明：计算模型误差分布类型和活载类型对抗力分项系数的影响不明显,安全等级和荷载效应比影响较为明显;考虑实际工程中常用的荷载效应比,提出荷载效应比不同时抗力分项系数取值分别为1.21、1.32、1.41。     

锈蚀-疲劳作用下的砼梁桥失效概率分析

研究氯离子侵蚀、混凝土开裂和车辆荷载反复作用对钢筋混凝土梁桥结构抗力退化的影响,建立了砼梁桥在锈蚀疲劳作用下的结构抗力退化模型,采用蒙特卡洛法编写了相应的时变失效概率计算程序.以广东省某沿海砼简支梁桥为例,计算其时变失效概率,并预测其使用寿命.分析结果表明,在车流密集锈蚀-疲劳作用下,砼梁桥的时变失效概率远大于仅考虑锈蚀影响的时变失效概率,指出在分析砼梁桥可靠度时,应考虑车辆荷载反复作用对结构抗力退化的影响.     

我国公路钢桥结构的可靠度校准分析

对公路钢桥结构的作用和抗力进行了统计分析并基于现行公路钢桥规范对其进行了可靠度校准.通过误差分析和现场实测得出了恒载效应的概率分布和统计参数,其中分别考虑了沥青混凝土和水泥混凝土桥面铺装层自重的不同影响.抗力分析中分别就材料性能不定性、材料及构件几何尺寸不定性和结构计算模式不定性进行了计算,从而得出了我国常用的两种桥梁用钢的抗力统计参数.按照现行规范,分别考虑不同作用效应组合、不同汽车运行状态和活载服从不同概率分布类型的情况下,采用JC法对轴拉、轴压、偏心受压、受弯和受剪等5种构件进行了可靠指标校准.最后经综合分析得出了各级结构在脆性破坏和延性破坏下的目标可靠指标建议值.     

高温后RC梁剩余承载力与可靠性指标分析

高温后钢筋混凝土构件的剩余承载力会有所折减,利用ANSYS软件对火灾发生时钢筋混凝土梁内的最高温度分布进行分析,提出了计算高温后钢筋混凝土梁剩余承载力的数值方法,并通过具体算例来验证该方法的正确性,为高温后钢筋混凝土结构的安全评估及修复加固提供了理论依据.此外,还根据结构可靠度理论建立了高温后钢筋混凝土梁的抗力模型和极限状态方程,对影响抗力随机变量的统计参数给予分析,通过验算点法计算高温后钢筋混凝土梁在承受原设计荷载时可靠性指标的变化.分析表明,不同受火时间对梁的可靠性指标有很大的影响,在有条件下应给予考虑.     

钢骨-钢纤维混凝土梁柱节点抗震性能的试验研究

通过对钢纤维混凝土梁与钢骨-钢纤维混凝土柱组成的梁柱节点在低周反复荷载作用下的拟静力试验,就节点区裂缝形态,钢纤维对裂缝的阻滞作用以及组合体的抗震性能加以研究和分析,结果表明这种梁柱组合体具有良好的耗能能力和较大的延性．     

混杂纤维高性能混凝土深梁斜截面抗裂度计算方法

为研究混杂纤维(钢纤维/聚丙烯纤维)高性能混凝土深梁的斜截面抗裂度,采用正交试验法设计了18组混杂纤维高性能混凝土深梁试件和2组未掺纤维的普通高性能混凝土深梁对比试件.通过静载作用下的受剪试验,探讨了钢纤维的特征参数(类型、体积率、长径比)、聚丙烯纤维体积率、水平分布钢筋配筋率及竖向分布钢筋配筋率等6个因素对高性能混凝土深梁斜截面抗裂度的影响,通过正交试验的直观分析法比较了各个因素对斜截面抗裂度的影响顺序.试验结果表明:掺入适量的混杂纤维(钢纤维/聚丙烯纤维)后,无腹筋高性能混凝土深梁斜截面抗裂度提高幅度可达34.9%,有腹筋高性能混凝土深梁斜截面抗裂度提高幅度可达83.8%.基于现行规范提出了与钢纤维部分增强钢筋混凝土深梁相衔接的混杂纤维(钢纤维/聚丙烯纤维)高性能混凝土深梁斜截面抗裂度的计算公式,可为工程设计提供参考.     

GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面抗裂度计算方法

为研究GFRP筋活性粉末混凝土梁抗裂性能,进行8根GFRP筋活性粉末混凝土梁受弯性能试验,获得这类梁的开裂荷载试验值.参照普通钢筋混凝土梁正截面抗裂度计算方法,结合活性粉末混凝土受拉应力-应变关系,建立GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面抗裂度计算模型,得到与配筋率成线性关系的截面抵抗矩塑性影响系数的计算公式.将按此公式计算得到的开裂荷载计算值与试验值进行对比,结果表明两者吻合良好.由此得到GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面抗裂度计算方法.     

超高强混凝土梁抗剪性能的有限元分析

结合18根立方体抗压强度为100 MPa以上的超高强混凝土有腹筋约束梁在集中荷载作用下抗剪性能的试验研究,利用超高强混凝土的各种基本物理力学性能参数,以非线性有限元分析为基础,采用较为完善的非线性本构模型和破坏准则,编写了超高强混凝土有腹筋约束梁抗剪强度有限元分析程序以模拟试验。在非线性有限元分析模拟试验结果和已有试验实测数据的基础上,统计回归出了超高强混凝土有腹筋约束梁抗剪强度计算公式。应用该公式所得结果与试验结果符合较好。     

锈蚀钢骨混凝土梁的抗力计算

目的为了保证钢骨混凝土梁在服役过程中的承载能力和构件抗力满足正常使用,并完成预定功能.方法结合锈蚀钢筋混凝土梁抗力分析和钢骨混凝土梁自身的受力性能,介绍了三个阶段的钢骨锈蚀率计算模型,根据钢骨混凝土梁抗弯承载力计算公式,给出了锈蚀钢骨混凝土梁抗力统计参数计算公式,并对抗力统计参数进行了算例分析.结果抗力平均值随时间的增长下降了2.98%,变异系数随时间的增长总体上升了0.69%.结论笔者所建立的抗力统计参数计算公式是合理的,为钢骨混凝土结构耐久性评定等方面研究提供了基本资料.     

钢筋混凝土迭合梁斜截面抗裂试验研究

通过１２根钢筋混凝土迭合梁在多点等代均布荷载作用下斜截面受力性能的试验，研究了预制截面与迭合截面高度比和一期荷载作用跨中弯矩与预制截面极限承载弯矩之比对钢筋混凝土梁斜截面抗裂性能的影响规律。在原钢筋混凝土梁斜截面抗裂计算理论模式基础上，提出了均布荷载作用下钢筋混凝土迭合梁斜截面抗裂计算方法。     

爆炸荷载下装配式钢筋混凝土梁动力响应及抗爆性能研究

为了研究灌浆套筒连接的装配式钢筋混凝土梁的抗爆性能,建立了装配式钢筋混凝土梁的数值模型,采用多物质流固耦合算法,分析装配式钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的破坏形态和动态响应,通过参数化分析方法,研究了混凝土强度和纵筋配筋率以及炸药位置等因素对装配式梁抗爆性能的影响。结果表明:对于装配式钢筋混凝土梁,由于拼装位置处存在新旧混凝土的薄弱接触面,在爆炸荷载下应力波在梁内传递性能减弱,冲击力不能有效地传递给梁两侧,导致局部发生较严重的脆性破坏。提高混凝土强度和纵筋配筋率、改变炸药爆炸位置均能改善装配式钢筋混凝土梁的抗爆性能。     

预应力FRP筋混凝土梁在低周反复荷载下的恢复力模型

作为一种新型建筑材料,FRP具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,非常适合作为预应力筋材料.通过4根预应力FRP筋混凝土梁在低周反复荷载下的试验研究,根据预应力FRP筋混凝土梁在低周反复荷载下滞回曲线的特点,提出了适合于预应力FRP筋混凝土梁的弯矩-曲率恢复力模型,并与试验结果进行了比较,计算模型与试验结果吻合良好。     

底包钢—火山渣混凝土梁的试验研究及性能分析

本文介绍了底包钢火山渣混凝土梁的研究现状,分析了纵向配筋率,剪力连接件的布件方式、混凝土骨料及其强度对梁的性能的影响,提出了梁极限承载力的计算方法,推导出钢-混凝土交界面处滑移影响的挠度计算公式。根据试验结果,表明这种梁比普通钢筋混凝土梁具有更好的抗弯性能,它的使用不仅可保证结构安全可靠,还可以带来较好的经济效益。