基于剩余使用年限的结构生命周期性能设计方法

基于概率理论结构设计的基本目的是使结构在预定的使用期内满足设计所预期的结构可靠性,包括安全性、适用性、耐久性。影响结构可靠性的荷载效应(直接或间接作用引起的结构的各种内力)与结构抗力(指结构承受荷载和变形的能力)因受到各种因素的影响,都是随时间或空间而变动的随机函数。在目前的超高层建筑结构的设计过程中,有关是否需要考虑作用及抗力的时变性能以及如何考虑的规定十分笼统。为了更加明确考虑时变性能在结构设计中的影响,在引入剩余使用年限的基础上提出了基于剩余使用年限的结构生命周期性能设计方法。并以一个超高层建筑为例,阐述了其具体应用,为今后工程中基于时变性能的结构设计提供参考。     

综合管廊防水新技术的应用

根据《城市综合管廊工程技术规范》GB50838—2015要求,地下城市管道综合管廊应按照建筑物的合理使用年限,确定为结构设计使用年限不宜低于100年.而附属于地下城市管道综合管廊的防水设计,应根据当地气候条件、水文地质状况、结构特点和施工方法以及使用条件等因素进行考虑,同时应满足结构的安全性、耐久性和适用性.因此,综合管廊的防水等级标准确定为二级,其中变形缝、施工缝等细部构造也应采取可靠的防水措施.     

小于50年设计使用年限的丙类建筑结构抗震设防水准的设计建议

将《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)中的6,7,8,9度抗震设防烈度细分为26个小的抗震设防烈度等级,其中6度5个等级和7度10个等级按0.01g一级递增,8度10个等级按0.02g一级递增,并将之与各抗震设防地区50年以下的设计使用年限间建立了对应关系表,该表可以应用于设计使用年限小于50年的丙类建筑按设计使用年限进行的结构鉴定和结构设计。     

基于评估使用年限的既有结构可靠度评定实用方法

在分析国内外关于考虑抗力和荷载效应时变性的结构可靠度研究成果的基础上,提出了既有结构基于评估使用年限的可靠度评定实用方法。分析表明,不考虑设计使用年限内的抗力退化时,结构累积失效概率与服役年数成正比。结构抗力随机过程模型采用服役起始点随机变量乘以一个确定的抗力衰减函数表示,则结构抗力随机过程可退化为随机变量。同时考虑结构在评估使用年限内的抗力退化和评估使用年限缩短引起的抗力需求调整,建立了既有结构基于评估使用年限的累积失效概率和可靠指标条件方程。为便于工程应用,用抗力平均退化系数和抗力需求折减系数表示可靠指标的动态变化,建立了既有结构评估的抗力-需求比实用表达式,并提出了不同评估使用年限下的抗力需求折减系数建议值。     

海底隧道腐蚀监测技术研究

翔安海底隧道设计使用年限100年以上,为了达到设计使用年限,进行腐蚀监测研究意义重大。对于未来海洋结构工程的材质选用、结构设计与施工均有着一定的积极意义。首先分析了腐蚀监测的目的,布置了腐蚀监测断面和测点,对腐蚀监测数据进行了分析。监测数据结果表明,二次衬砌混凝土能够满足耐久性的要求。     

大中型博物馆建筑结构设计要点——以戏曲百戏博物馆新建工程为例

大中型及以上规模博物馆建筑主体结构的设计使用年限宜取100年.文章以戏曲百戏博物馆新建工程为例,探讨了设计使用年限100年对主体结构的影响,进行了抗震计算和动力弹塑性时程分析,论述了大中型博物馆建筑结构设计的要点.     

抗美援朝纪念馆新馆结构设计

抗美援朝纪念馆新馆场地复杂,结构设计使用年限为100年,属特别不规则结构。通过对相关规范条文的分析解读,详细介绍了100年设计年限的结构设计参数取值方法;并结合工程实际,对复杂场地的基础设计、大跨度混凝土屋盖设计、大悬挑结构设计、新老建筑连接设计等结构难题的处理方法进行了详细阐述。同时还针对本工程结构特别不规则的特点,补充了中震分析以及大震弹塑性时程分析。结果表明,该结构能够达到预定的抗震设防目标。     

基于性能的广州市档案馆耗能支撑结构设计

广州市档案馆新馆档案库房采用钢筋混凝土框架(局部无梁楼盖)+耗能支撑结构体系,结构设计使用年限为100年,建筑抗震设防类别为乙类,抗震等级为二级。引入基于性能的抗震设计方法,利用快速非线性时程分析方法对结构进行计算。结果表明,通过增设粘滞耗能支撑可以明显地降低结构的加速度、位移和内力反应,大大提高结构的抗震安全储备。在增加很少土建投资的情况下,可实现大震不屈服的性能目标。     

大口径离心浇铸玻璃钢管曲线顶管的应用技术研析

本文以上海青草沙凌桥支线工程为基础,研究了大口径离心浇铸玻璃纤维增强塑料管曲线顶管的偏角、管壁结构、压缩强度、管接头密封等技术要点,期望为今后大口径玻璃纤维增强塑料管曲线顶管的设计、制作工艺和施工提供宝贵经验。     

混凝土桥梁耐久性设计规范的框架与理念

根据迄今国内外已制订的多本有关混凝土桥梁耐久性的设计规范的框架和内容组成,将它们区分为耐久性专用规范和包含有耐久性规定的桥梁设计规范两类;接着,讨论了我国几本耐久性专用规范的一般框架,比较了它们在设计使用年限和环境等级划分上的异同;其后,针对包含有耐久性规定的桥梁结构设计规范,进行了使用年限、环境等级划分及保护层厚度方面的规定比较,同时,阐述了欧洲DuraCrete的基于性能的耐久性设计理念及其量化设计方法;最后,探讨了混凝土桥梁耐久性设计规范的发展方向。     

简述埋地玻璃钢夹砂管道工程结构设计

玻璃纤维增强塑料夹砂管道是目前国内外逐渐推广使用的一种复合材料管道。管材具有重量轻、刚度好、输送液体阻力小、能保证供水水质、抗化学和电腐蚀等特点,使管道工程体现出安装方便、使用寿命长、综合费用适中、操作简单、维护成本低等优点,是目前给、排水工程中极有发展前景的新型管材,本文就埋地给水排水工程玻璃纤维增强塑料夹砂管道工程结构设计过程和值得注意的问题作一个简单的介绍。     

钢筋混凝土结构基于耐久性的可靠度设计方法

对处于氯盐环境中的混凝土结构,为使其在设计使用寿命期内具有合格的可靠度要求,基于结构抗力劣化过程的动态计算模型及动态可靠度分析,在我国 现行结构可靠度设计表达式基础上,引入结构耐久性系数γD来考虑抗力衰减对可靠指标的影响,并给出了耐久性系数的确定方法。针对50年设计使用年限 情况,考虑港口结构3种荷载组合以及5种可变荷载与恒载效应比影响,给出不同的环境条件、水灰比、保护层厚度下结构耐久性系数γD的取值。从而建立 了基于耐久性的可靠度设计实用方法。     

混凝土结构全寿命等耐久性设计的理论框架

为延长混凝土结构的寿命,实现混凝土结构可持续发展,节约成本和资源,提高结构在寿命周期内的经济效益,基于等耐久性设计和全寿命设计理念,提出了全寿命等耐久性设计方法,指出了其核心研究内容,并对设计方法的基本思路、理论框架、设计过程进行了研究。结果表明:全寿命等耐久性设计方法具有均衡结构耐久能力、延长使用寿命、减小全寿命成本的优点,可在结构设计的初步设计阶段发挥作用;将全寿命等耐久性设计方法应用于成本投入高、使用周期长的混凝土结构（如桥梁结构）,有望带来可观的经济效益。     

海洋工程混凝土耐久性研究

深入了解造成混凝土结构使用寿命缩短的原因,通过研究混凝土构件可靠度分析方法,对混凝土进行了配合比设计,试验结果表明掺人聚丙烯腈纤维比掺引气剂具有更好地提高混凝土冻融耐久性的作用.将混凝土表面氯离子浓度,保护层厚度和扩散系数作为随机变量,根据传统Fick第二定律建立了混凝土保护层中氯离子浓度的随机模型,基于体积稳定性设计的混凝土并掺人少量聚丙烯腈纤维后的混凝土显示了优良的抗氯离子渗透能力,从而提出了海洋环境下混凝土结构耐久性寿命评估的方法.     

越江隧道衬砌结构服役寿命研究

建立了基于裂缝限值准则的越江隧道衬砌结构服役寿命预测的方法体系,利用所建立的方法对上海长江隧道衬砌结构的服役寿命进行了理论预测,结果表明该隧道可以满足100年的设计使用年限。研究成果已在上海长江隧道中得到了初步应用。     

再生骨料黏附砂浆含量对人工成孔透水混凝土抗冻性的影响

研究了不同冻融工况下黏附砂浆含量对高强再生透水混凝土抗冻耐久性的影响,并用SEM对其微观机理进行了分析。结果表明,300次冻融循环后,以相对动弹性模量不低于60%和抗压强度损失率不高于25%为失效准则,确定了再生粗骨料黏附砂浆的界限含量分别为41.19%和43.89%。在设计使用年限分别为100年、50年和30年的严寒地区高度饱水条件下,再生粗骨料最大黏附砂浆含量分别为33.00%、38.94%和40.27%。     

双曲面网架轻钢屋盖围护结构设计简化计算方法的应用

针对南部沿海地区大跨度双曲面网架屋面抗台风的结构设计,择定风压、荷载、体型系数的计算取值,提出相应的简化计算方法。代表工程交验后,经多年实用及复测证明效果良好,荣获二等设计奖励,具有应用价值和推广意义。     

Structural effects of concrete lining for concrete-lined corrugated steel pipes

This article presents the results of an analytical study on the structural behaviour of buried concrete-lined corrugated steel pipe (CLCSP). CLCSP combines the hydraulic characteristics of concrete pipe with an extended service life compared to unlined corrugated pipe. It is typically factory manufactured and shipped to the jobsite for roadway drainage applications. However, recent investigations have also demonstrated the ability to rehabilitate deteriorating metal culverts using a spray-on mortar lining approach. Since the primary intent of the concrete liner of manufactured CLCSP is to prevent abrasion and corrosion and improve the hydraulic performance, design guides for metal culverts lined with concrete have not been developed. A better understanding of the structural significance and the effect of the concrete lining on the strength of CLCSP is therefore needed. This study evaluated the structural effects of the concrete lining in CLCSP using finite element analysis and detailed soil modelling and proposes a design methodology for CLCSP.     

A retrospective evaluation of the performance of liner systems used to rehabilitate municipal gravity sewers

This paper provides new results gathered as part of a 6-year project funded by the U.S. Environmental Protection Agency (USEPA) to document the in-service performance of trenchless pipe rehabilitation techniques. The results from a pilot study focusing on cured-in-place pipe (CIPP) rehabilitation technologies were previously reported and the research program was extended to allow collection of additional CIPP samples and also to extend the study to other rehabilitation technologies (specifically included in this Phase 2 research were fold-and-form, deform–reform, and sliplining technologies). The establishment of a database to house performance evaluation data for rehabilitation technologies used in the water and wastewater sectors is also described. The additional retrospective data for CIPP and other rehabilitation technologies are reported and an overall assessment of CIPP life cycle performance is provided. The examination of CIPP liners with up to 34 years in service and other rehabilitation technologies with up to 19 years of service has shown that all of the rehabilitation technologies are showing little evidence of deterioration in service. The test results for 18 CIPP samples from nine cities across North America indicate that properly designed and installed CIPP liners should meet and likely exceed the typical 50-year expected design life. For the fold-and-form, deform–reform, and sliplining technologies, there are only two to three samples per rehabilitation technology and hence less can be said about overall performance. Nevertheless, all of the samples tested still met the material property requirements at installations after 14–19 years of service. In summary, the results provide an excellent prognosis for the rehabilitation technologies evaluated.