基于蒙特卡洛法的火灾下钢结构失效概率分析

建立了火灾下钢结构失效概率的计算模型，它结合结构可靠性工程中的蒙特卡洛法和钢结构抗火性能分析法来分析火灾随机性和确定性的双重耦合过程．该模型首先确定火灾随机场景，根据建筑物内火灾随机参数的概率分布，利用蒙特卡洛的混合同余法和反函数法产生火灾随机场景的抽样样本，然后利用0Zone软件进行火灾下抽样样本的性能模拟，通过大量样本的模拟实现。了结构在火灾下的失效概率分析．基于这一模型，分析了单室住宅火灾下钢梁在不同防火涂料厚度下的失效概率，为定量分析建筑结构火灾风险提供了新的方法和思路．     

锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能

对8根模拟锈蚀钢筋混凝土梁进行了高周疲劳试验,研究和探讨了模拟锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能。结果表明,交变荷载作用下试件的斜裂纹出现并迅速发展成主裂缝;模拟锈蚀钢筋混凝土梁多在端部发生剪切疲劳破坏;试件的挠度发展、裂缝分布与破坏形态密切相关;随循环次数增加,锈蚀主筋的最大、最小应力不断增长,应力幅值基本不变;混凝土的最大、最小压应变快速增长,应变幅值平稳增长;试件的疲劳寿命具有较大的离散型;同等条件下,锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳寿命往往比锈蚀钢筋的轴向拉伸疲劳寿命长。     

抗震结构倒塌的失效概率分析

我国现行的《建筑抗震设计规范》首次采用了以可靠度理论为基础的极限状态设计法，本文通过对框架结构进行的抗震验算，从概率论的角度对框架结构在一定条件下的失效概率进行了分析，提出了一些观点及建议。     

在静载和疲劳载荷作用下结构系统失效机理与可靠性分析

在结构系统使用过程中,将可能出现多种失效形式,例如静载失效或疲劳失效.根据疲劳载荷造成的累积损伤对结构极限应力的影响,给出了结构构件在基于累积损伤下的构件剩余抗力的表达式,分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的失效形式,并考虑了该两失效模式之间的相关性对该单元可靠性的影响,具体分析了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的失效机理,给出了在静载和疲劳载荷作用下结构系统的可靠性分析方法.数值算例表明,在不同的使用年限内,静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响是不同的.在结构系统主要失效路径中,既有单元静强度失效又有单元疲劳失效,这是符合结构系统使用真实情况的.     

砼框架结构在小震下失效及相关性分析

采用Pushover方法，通过大量的Monte Carlo随机模拟分析，研究了框架结构在地震作用下的失效相关性问题，得出了在小震和强柱弱梁情况下框架梁的失效规律及相关性规律。分析了在小震和强柱弱梁情况下框架结构的可能失效部位。指出在小震和强柱弱梁情况下，各约束之间失效相关性是可以忽略不计的，从而验证了“在小震下框架结构截面约束失效服从失效独立性假设”这一结论的正确性。     

沥青结合料疲劳失效定义与失效准则

为了更好地理解沥青结合料的疲劳失效特性,以黏弹连续介质损伤力学为分析手段,通过加速疲劳试验和传统时间扫描疲劳试验系统研究了基质沥青和改性沥青在不同加载条件下的疲劳失效行为.研究发现,基于虚应变能理论提出的将最大存储虚应变能指标作为沥青加速疲劳试验中的疲劳失效新定义,与现象学指标相位角峰值有着很好的等效性,并和时间扫描试验中的疲劳失效定义保持了一致,进而依据疲劳失效定义建立了虚应变能释放率和材料疲劳寿命之间的特性关系准则.该特性准则与试验方法和加载条件无关,可作为统一的疲劳失效准则运用于沥青结合料的疲劳性能预测.     

静载和疲劳荷载共同作用下结构可靠性优化设计

通过对静载和疲劳载荷共同作用下结构系统的可靠性分析,得到了结构系统可靠性指标的计算式,并将可靠性指标作为约束函数建立优化模型,对结构的重量进行优化.采用改进的遗传算法进行结构优化设计,通过对编码方式和遗传算子的改进,使收敛性能大大改善,提高了局部搜索能力.算例表明,改进的遗传算法是一种解决静载和疲劳荷载共同作用的高效结构优化方法.     

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.     

考虑时变效应的砼内钢筋锈蚀速率预计模型

在钢筋锈蚀速率基本预计模型的基础上,建立考虑时变效应的钢筋锈蚀速率预计模型,通过试验确定了模型中参数阳阴极反应的Tafel斜率βa和βc随混凝土孔隙水饱和度θs及锈蚀时间t的变化规律,并通过人工加速气候环境试验对模型进行了验证.结果表明:当混凝土孔隙水饱和度小于95%时,人工气候环境下,模型计算值和试验实测值的经时变化规律相同,数值接近,误差不超过10%.     

基于风险的乙烯裂解炉炉管失效概率分析

乙烯裂解炉炉管是裂解炉的关键部件,它的失效会带来火灾爆炸等严重后果。根据蒙特卡罗方法和美国石油学会的API581中的风险分析理论,对某石化公司的乙烯裂解炉炉管的失效概率进行了定量分析和计算。通过两种方法的结果比较看出,应用蒙特卡罗方法分析计算在蠕变和渗碳的相互作用下炉管的失效概率随着运行时间增加而不断增加;而应用API581中基于风险检验方法计算炉管在蠕变失效下的年失效概率,由于未考虑渗碳失效,所得到的失效概率相对于利用蒙特卡罗方法计算的失效概率要低。     

Coupling effects of influence factors on probability of corrosion initiation time of reinforced concrete

The coupling model of major influence factors such as environmental relative humidity, load-induced crack and stress state affecting the chloride diffusion process in concrete is discussed. The probability distributions of the critical chloride concentration C _C, the chloride diffusion coefficient D, and the surface chloride concentration C _s were determined based on the collected natural exposure data. And the estimation of probability of corrosion initiation considering the coupling effects of influence factors is presented. It is found that the relative humidity and curing time are the most effective factors affecting the probability of corrosion initiation before and after 10 years of exposure time. At the same exposure time, the influence of load-induced crack and stress state on the probability of corrosion initiation is obvious, in which the effect of crack is the most one.     

锈后无黏结钢筋混凝土梁的模拟疲劳试验与分析

根据6根模拟试验梁的疲劳试验结果,分析了钢筋严重锈蚀、黏结力基本丧失后钢筋混凝土梁的破坏形态、刚度及疲劳寿命退化.指出局部无黏结梁中钢筋的疲劳断裂位置都处有无黏结的分界面上;试验梁的刚度随跨中完全无黏结区段长度的增加而减小,荷载水平越高刚度退化越明显;试验梁中钢筋的应力范围是影响梁疲劳寿命的最主要因素;锈后钢筋混凝土梁疲劳寿命的降低主要是由钢筋的截面积减小和疲劳强度退化引起的,与黏结退化的关系不大,仅梁中钢筋最大应力的增大与黏结退化有关,且荷载水平越高黏结退化的影响越大;建议分析锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳寿命时认为黏结退化对的梁的疲劳寿命无显著影响.     

混凝土结构锈胀开裂预测的路径概率模型

针对氯盐环境下服役混凝土结构钢筋锈蚀、锈蚀程度不易检测及混凝土锈致开裂的现状,基于混凝土锈胀开裂过程的随机性,提出一种预测钢筋锈蚀、混凝土锈胀裂缝开展时变特性的概率模型,并编制了计算程序.该模型可以模拟混凝土中钢筋锈胀开裂发展进程的路径,有效评估氯盐侵蚀环境下混凝土结构中钢筋锈蚀状况和锈胀裂缝宽度不同时段的概率分布,同时能估计构件钢筋样本锈蚀百分比.通过对濒海环境下某混凝土桥下部结构的耐久性评估,验证了该模型的准确性.该模型实现了对服役混凝土结构耐久性能的有效预测,评估结果可为工程维修和加固提供理论依据.     

混凝土梁腐蚀疲劳刚度衰减规律

为研究腐蚀环境下钢筋混凝土梁的刚度衰减规律,对空气环境、淡水环境、盐水环境中的试验梁在循环荷载作用下的混凝土模量和试验梁的刚度进行了分析.根据钢筋混凝土梁在腐蚀疲劳下钢筋与混凝土的应变、残余应变、挠度等试验结果,得到了受弯构件正截面混凝土腐蚀疲劳模量降低率和构件腐蚀疲劳刚度的衰减规律.结果表明,虽然试验过程中混凝土并没有遭受明显腐蚀,但其疲劳模量却有所降低,降低的速率依试验环境的不同而不同.主要是钢筋腐蚀疲劳发展,截面协同工作的结果.试验梁的腐蚀疲劳刚度降低速率亦较快,在不同的腐蚀环境中疲劳刚度降低的速率也不同,以盐水环境中刚度衰减的最快.主要原因是构件中钢筋腐蚀疲劳裂纹的不断扩展导致构件刚度的降低.     

层布式纤维混凝土弯曲疲劳性能研究

研究了在相同的混凝土配合比情况下,对选用相同的钢纤维的层布式钢纤维混凝土和层布式混杂纤维混凝土的小梁进行弯曲疲劳试验,比较了两者各级应力水平下的平均疲劳寿命;并通过对试验结果进行统计分析,运用两参数威布尔分布拟合不同应力水平下两者的疲劳寿命,得出其特点和规律,回归出不同存活率的双对数疲劳方程.     

复杂边界条件钢筋混凝土矩形板的极限分析

对于简单边界条件的钢筋混凝土矩形板的极限分析已有成熟的方法.对于复杂边界条件的钢筋混凝土矩形板的极限分析也有一些方法,但这些方法在使用中会受到很多限制.本文基于实验研究的结果,利用将直板带与斜板带相结合的方法,找到一种适用于各种情况的实用的方法对复杂边界条件钢筋混凝土矩形板进行极限分析.文中根据试验结果,推算出斜板带的计算跨度和长度系数,利用本文给出的方法及长度系数,对复杂边界条件钢筋混凝土矩形板进行极限分析,可以得到满意的结果.     

钢纤维混凝土动载疲劳特性的试验研究

运用TAW-2000型微机伺服多功能材料试验机,对不同强度混凝土掺入不同含量的钢纤维进行疲劳破坏试验研究。结果表明:在钢纤维体积含量一定范围内,随钢纤维体积含量增加,钢纤维混凝土的疲劳极限抗压强度增长十分明显;随钢纤维体积含量提高,混凝土的抗疲劳能力显著增强;随时间增长,应力曲线的上升段更加陡峭,下降段更缓慢,即钢纤维混凝土的疲劳强度、韧度均得到显著增长。     

钢筋混凝土板极限承载力对比分析

为了能够简单准确地确定钢筋混凝土板的承载能力,在经典塑性铰线理论基础上,考虑受拉薄膜效应的影响,基于所提出的应力破坏准则,建立修正板块平衡法;同时,结合大挠度板壳单元和弹塑性理论,建立了非线性有限元分析程序.采用上述两方法对钢筋混凝土双向板的极限承载力进行计算,并将计算结果和试验结果进行对比分析.结果表明:由于考虑了受拉薄膜效应,两种方法所得极限承载力计算值均与试验结果吻合较好;与有限元分析方法相比,修正板块平衡法原理较为简单,计算容易,具有较强的工程应用价值.     

The Corrosion Fatigue Properties of High Performance Concrete

With the loading test equipment of corrosion fatigue specially designed, the corrosion fatigue charncteristics of high performance concrete (HPC) withstanding the interaction of third poim fatigue loading and Na2 SO4 solution were investigated and analyzed. The experimental results indicate that water-binder ratio evidently influences the corrosion fatigue characteristics of HPC, and a moderate quantitative fine mineral admixture enhances the corrosion fatigue resistance of HPC. The effect is more significant when fly ash and silica fume are added.