基于概率密度演化的锈蚀混凝土梁时变可靠性分析

建立了锈蚀钢筋混凝土梁的极限状态函数,其中引入了锈蚀不均匀系数考虑钢筋锈蚀不均匀性和随机性。根据概率守恒原理引出锈蚀钢筋混凝土梁极限状态函数的广义概率密度演化方程,并介绍了其TVD(total variation diminishing)差分格式的有限差分方法。运用“吸收边界条件”提出了基于概率密度演化理论的锈蚀钢筋混凝土梁时变可靠度计算方法。以三个锈蚀钢筋混凝土梁为例,展示广义概率密度演化方程以及时变可靠度的计算结果。通过100万次Monte Carlo模拟方法以及2范数误差指标考察了概率密度演化及时变可靠度计算结果的精准度。二阶矩信息和可靠度的对比结果显示:概率密度演化法能够以较小的计算代价,较为精确地捕捉锈蚀钢筋混凝土梁在服役期间的概率密度演化信息,较为准确地预测其时变可靠度。     

基于概率密度演化的锈蚀混凝土梁时变可靠性分析

建立了锈蚀钢筋混凝土梁的极限状态函数,其中引入了锈蚀不均匀系数考虑钢筋锈蚀不均匀性和随机性。根据概率守恒原理引出锈蚀钢筋混凝土梁极限状态函数的广义概率密度演化方程,并介绍了其TVD(total variation diminishing)差分格式的有限差分方法。运用“吸收边界条件”提出了基于概率密度演化理论的锈蚀钢筋混凝土梁时变可靠度计算方法。以三个锈蚀钢筋混凝土梁为例,展示广义概率密度演化方程以及时变可靠度的计算结果。通过100万次Monte Carlo模拟方法以及2范数误差指标考察了概率密度演化及时变可靠度计算结果的精准度。二阶矩信息和可靠度的对比结果显示:概率密度演化法能够以较小的计算代价,较为精确地捕捉锈蚀钢筋混凝土梁在服役期间的概率密度演化信息,较为准确地预测其时变可靠度。     

钢筋锈蚀混凝土梁刚度简析

文章分析影响锈蚀钢筋混凝土梁刚度变化的各个因素,比较锈蚀梁与对比梁（非锈蚀梁）,分析得出影响锈蚀构件刚度变化的主要因素—主筋锈蚀率。结合试验数据,提出锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算方法,建立抗弯刚度随钢筋锈蚀量的变化模型。     

锈蚀钢筋混凝土梁的承载力分析

从自然暴露１０年的钢筋混凝土梁中,按钢筋锈蚀损伤程度选取６根梁进行承载力试验,结果表明,钢筋锈蚀程度对梁的承载力有明显影响,钢筋锈蚀越严重,承载力越小,但在考虑钢筋锈蚀损伤后,锈蚀钢筋混凝土梁的承载力计算仍可采用规范方法。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力理论分析

钢筋锈蚀是引起钢筋混凝土结构性能退化的主要原因.钢筋锈蚀后,除了其本身有效受力截面面积减小、强度和变形能力降低外,混凝土保护层沿受力钢筋纵向开裂以及钢筋和混凝土间黏结强度降低,最终钢筋混凝土结构耐久性性能和承载能力降低.目前,锈蚀钢筋混凝土抗弯承载力的计算方法大多基于试验结果统计之上的.在研究已有文献基础上,提出了新的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算的理论方法,并用试验结果进行了验证,结果令人满意.最后对钢筋锈蚀引起梁截面界限相对受压区高度的变化进行了分析,结果表明在常用的配筋率0.2%-2%范围内,钢筋混凝土梁中的受拉钢筋在钢筋锈蚀后仍能达到屈服.     

疲劳可靠度分析的概率密度演化方法

基于概率守恒原理,推导出疲劳损伤和随机参数联合概率密度函数服从的演化方程。据此计算的随机疲劳损伤概率密度曲面和累积概率分布函数等值线可以给出疲劳损伤概率结构的演化规律,并用以分析给定损伤阈值的疲劳可靠度。常幅疲劳可靠度的数值解与试验结果吻合良好。给定二级载荷各自的常幅疲劳寿命概率分布参数,根据Miner准则可以较好地预测二级低高加载变幅疲劳可靠度。     

钢筋混凝土梁内部钢筋锈蚀程度检测研究

结合钢筋混凝土结构在工程中的广泛应用,分析了混凝土中钢筋的锈蚀机理,介绍了钢筋锈蚀的检测方法,进行了钢筋混凝土梁内部钢筋锈蚀现场测试,并对检测结果进行了分析,对于实际工程中防止钢筋锈蚀具有一定的意义。     

模拟严重锈蚀钢筋的混凝土梁试验与钢筋应力分析

锈蚀引起的粘结性能退化导致钢筋与混凝土之间的协同工作性能降低,跨中的钢筋应变较混凝土应变滞后,当构件严重锈蚀时,钢筋与混凝土间的粘结力基本丧失,可能在钢筋达到屈服应变前受压区混凝土先行压坏,形成粘结失效超筋梁。通过严重锈蚀钢筋混凝土梁的模拟试验和有限元分析,研究在完全无粘结的极限情况下影响钢筋应力水平的因素及其影响规律,并建立了无粘结状态混凝土梁受拉钢筋应力与配筋指标的关系,为严重锈蚀混凝土构件的承载力计算提供依据,同时也为研究一般锈蚀钢筋混凝土构件的性能退化机理与承载力计算方法奠定基础。     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力可靠性北大核心

为了研究锈蚀的钢筋混混凝土梁在加固前后可靠度指标的变化规律以及荷载效应比对可靠度指标的影响,采用碳纤维布对一根锈蚀率为8%的钢筋混凝土梁正截面进行加固,并进行加固前后可靠度指标的计算。选取5组不同的荷载效应比,采用JC法计算梁的可靠度指标。分析结果表明：钢筋锈蚀到一定程度后,无法满足承载力要求,可靠度指标偏低;采用碳纤维布进行加固后,梁抗弯承载力提升显著,可靠度指标提升36%～41%左右,说明采用碳纤维对锈蚀的钢筋混凝土梁加固很有效;对梁正截面加固前后,结构的可靠度指标都随着荷载效应比的增大而减小;在一定范围内增加CFRP的面积,每增加一层,可靠度指标提升4%左右。     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁承载能力的计算

锈蚀钢筋混凝土梁的承载力不仅与纵向钢筋的截面损失有关 ,而且和钢筋与混凝土之间的粘结强度的降低、混凝土保护层中出现的纵向锈胀裂缝有关。本文先考虑了由于钢筋的截面损失引起的钢筋混凝土梁的抗弯承载力的降低 ;再在梁 拱共同作用抵抗剪力的机制上 ,计算了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力 ,进而得到了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的承载力及其相应的破坏模式。对一实例的计算结果表明 ,当混凝土保护层出现纵向锈胀裂缝后 ,钢筋与混凝土之间的极限粘结强度相应降低 ,梁的破坏模式由受弯破坏转向受剪破坏 ,承载能力有较大的降低。同时 ,锚固区的粘结强度的降低 ,导致梁也可能发生粘结锚固破坏。     

海洋大气环境下TRC加固RC梁受弯时变性能

为预测海洋大气环境下纤维编织网增强混凝土（textile reinforced concrete,TRC）加固RC梁剩余受弯承载力,对TRC加固RC梁受弯时变性能进行研究。基于材料时变性能,建立了TRC加固RC梁受弯承载力时变计算模型,在验证此模型可靠性基础上,通过9根TRC加固RC梁进行参数分析,研究TRC厚度（25、35、45 mm）、钢筋直径（12、14、16 mm）、纤维编织网层数（1~3层）等因素对TRC加固RC梁起锈时间、开裂时间、剩余受弯承载力的影响规律。结果表明：海洋大气环境下TRC加固RC梁受弯承载力随服役时间增加非线性降低,但是其退化速率小于普通RC梁的;增加TRC厚度可以有效延迟起锈时间和减少承载力降低幅度,当TRC厚度由35 mm增加至45 mm时,TRC加固RC梁的起锈时间分别为23.9 a和39.5 a,承载力降低幅度分别为27.48%和15.57%（服役60 a）;钢筋直径对起锈时间无影响,对开裂时间的影响也较小;当钢筋直径分别为12、14、16 mm时,经过60 a服役期后TRC加固RC梁剩余受弯承载力均较接近;增加纤维编织网层数可减小加固梁锈蚀后受弯承载力退化。     

锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

通过锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳试验,分析了主筋锈蚀与混凝土梁疲劳性能的关系。疲劳试验包括1根钢筋未锈蚀的对比梁和8根钢筋锈蚀率介于4%～12%的试验梁。试验结果表明锈蚀钢筋混凝土梁的刚度在疲劳过程中表现出“下降—平稳—上升”三阶段特性。由于钢筋混凝土梁中钢筋的不均匀锈蚀,钢筋表面产生明显的坑蚀,锈蚀梁的疲劳破坏在应力幅最大且表面有坑蚀的钢筋截面发生。随着主筋锈蚀率的增加,梁的疲劳寿命急剧缩短,其破坏形式为受拉钢筋脆性断裂,破坏前没有预兆。振动测试表明,梁的基本频率并不是随疲劳损伤积累而单调下降,实测基本频率不能可靠地预报锈蚀钢筋的疲劳断裂破坏。同时,在相同疲劳循环次数下,随疲劳应力幅的增大,钢筋锈蚀的性能逐渐由软钢向硬钢转变。     

碳纤维布加固混凝土梁的可靠度分析

在大量检测验证的基础上,得到了结构加固用碳纤维布力学指标的统计参数,基于结构可靠度理论方法,通过钢筋混凝土梁采用碳纤维布加固前后的可靠指标计算比较分析,研究了碳纤维布加固钢筋混凝土梁的可靠度水平的变化。同时讨论了各随机变量均值及变异系数对碳纤维布加固混凝土梁可靠指标的影响趋势及程度,为碳纤维布加固混凝土受弯构件的应用范围提供了基础判据,按照这个思路,可以对不同类型FRP材料加固不同构件的可靠度进行分析。     

锈蚀钢筋混凝土梁剩余抗弯承载力评估

锈蚀钢筋混凝土梁出现锈胀裂缝后即进入裂缝修复期,在裂缝修复期间锈蚀梁仍然需要必要的安全储备。分析锈蚀钢筋混凝土梁受力机理的基础上,通过锈蚀钢筋应变滞后比,合理考虑锈蚀钢筋与混凝土的协同工作性能,提出了更合理的锈蚀钢筋混凝土梁的剩余抗弯承载力评估方法。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法

目前对锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的研究主要考虑锈蚀程度的影响,忽视了构件本身参数不同对承载力退化的影响,导致不同学者提出的锈蚀钢筋与混凝土的协同工作系数差异较大。为合理评估既有锈蚀钢筋混凝土梁的剩余承载力,首先对锈后无黏结钢筋混凝土受弯构件进行模拟试验与有限元分析,系统分析严重锈蚀混凝土构件钢筋应力水平的主要影响因素,发现截面配筋指标可综合反映混凝土强度和截面配筋率对受拉钢筋应力水平的影响,并确定基于截面配筋指标的锈后无黏结混凝土梁受拉钢筋强度利用系数;对一般锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的退化机理进行深入分析,综合考虑钢筋锈蚀程度和截面配筋指标的影响,建立一般锈蚀混凝土梁钢筋强度利用系数计算公式;提出概念明确、通用性强的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法;与大量的试验结果进行对比验证,计算方法的吻合性较好。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法

基于锈蚀钢筋混凝土梁内钢筋与混凝土间黏结强度随锈蚀量的变化,对锈蚀梁的抗弯承载力进行了研究.当钢筋锈蚀量较小时,锈蚀梁内钢筋与混凝土间黏结强度随锈蚀量变化不大,锈蚀梁的力学性能同未锈蚀梁,可运用传统的梁理论计算锈蚀梁的抗弯承载力;但随着钢筋锈蚀量的增加,钢筋与混凝土间黏结强度发生退化,锈蚀梁的力学性能介于黏结完好梁与无...     

钢筋混凝土框架结构体系可靠度分析

结构体系可靠度是一个40年来尚没有得到很好解决的问题,即使对于理想弹塑性体系,经典的结构体系可靠度分析也往往会遭遇两个难以克服的困难:相关失效与组合爆炸。近年来,基于概率守恒原理的随机事件描述,提出了广义密度演化方程,从而将确定性系统和随机系统分析纳入到统一的理论框架之中。基于这一进展,结合结构非线性全过程分析的位移控制算法,本文推导了结构静力非线性发展过程的概率密度演化方程。采用纤维梁柱单元进行结构非线性分析,研究钢筋混凝土框架结构的体系可靠度,并与Monte Carlo法进行对比分析。研究结果证明了概率密度演化理论对结构体系可靠度分析的适用性。     

锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力与自发漏磁相关性试验研究

为探索锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力与自发漏磁的相关性,同时开展了锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力和自发漏磁检测试验。基于法拉第电解第一定律对试件进行不同程度电化学加速锈蚀,并采集了试件锈蚀后的自发漏磁信号,最后采用四点弯曲试验测定试件受弯承载力。结果表明:随着锈蚀加深,试件自发漏磁分量曲线出现愈发明显磁异变峰的同时,受弯承载力逐渐衰减,通过该磁异变峰可确定锈蚀区域并判断受弯承载力大致衰减程度。随着试件受弯承载力持续衰减,漏磁曲线梯度与邻增量均非线性单调增加,且该梯度和邻增量增长快慢均与受弯承载力损失快慢一致。梯度和邻增量均能昭示受弯承载力的大幅衰减,邻增量出现峰值点可作为受弯承载力为零的判据。     

海洋大气环境下钢筋混凝土梁的时变性能

箍筋位于纵筋外侧，往往更早发生锈蚀而且锈蚀更加严重，使梁的剪切性能比弯曲性能退化更快，梁的破坏模式可能由未锈时的弯曲破坏转为锈蚀后的剪切破坏。通过对海洋大气环境下钢筋混凝土梁的时变性能进行分析，研究了锈蚀梁承载力退化和破坏模式转换，并分析起锈时间、箍筋直径和混凝土强度等因素的影响。分析结果表明：随着服役时间的增加，梁中箍筋会先于纵筋发生锈蚀，从而使梁的破坏模式从弯曲破坏向剪切破坏转换；延长钢筋起锈时间、增大箍筋直径、提高混凝土强度均能延缓梁的受力性能退化，并延缓锈蚀梁破坏模式转换的时间。     

Time-dependent reliability of ageing structures: an approximate approach

Concrete structures may deteriorate over time due to aggressive service environments, leading to a reduction in their strengths, stiffnesses and reliabilities. In general, the assessment of time-dependent reliability of ageing structures must consider uncertainties in structural deterioration as well as non-stationarities in the structural load processes. This paper develops an approximate method for assessing the impact of structural deterioration and non-stationary live loads on structures, which requires only low-dimensional integration and reduces the cost of assessing time-dependent reliability over a service life extending to 50 years significantly. This approximate method is demonstrated through several examples. The importance of non-stationarities in the resistance and load processes on time-dependent reliability is illustrated and the accuracy of the method is confirmed in several cases utilising Monte Carlo simulation.