连续配筋混凝土路面裂缝间距的可靠性分析

曹东伟; 胡长顺

连续配筋混凝土路面裂缝间距的可靠性分析

长安大学公路学院, 陕西西安 710064

基金项目:

国家自然科学基金资助项目 59778047

详细信息

作者简介:
曹东伟(1974-), 男, 河北廊坊人, 长安大学博士生, 从事连续配筋混凝土路面研究

中图分类号: U416.216.2
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出版历程
- 收稿日期: 2001-02-19
- 刊出日期: 2001-09-25

Reliability Analysis of the Crack Spacing for Continuously Reinforted Concrete Pavement(CRCP)

School of Highway, Chang′an University, Xi′an 710064, China

摘要

摘要: 为了确保连续配筋混凝土路面(CRCP) 的耐久性, 需要将其随机变化的横向裂缝间距控制在预期合理的范围内, CRCP配筋设计必须考虑可靠性问题, 根据概率论中求解随机向量函数概率分布的有关定理, 建立了计算CRCP裂缝间距可靠度的直接积分公式, 并与Monte Carlo的计算结果进行了对比。分别考虑裂缝间距超出上、下限两种不同失效模式, 分析了设计参数及其变异系数对CRCP裂缝间距可靠度的影响规律。结果表明CRCP裂缝间距的可靠度主要与设计裂缝间距及参数的变异水平有关, CRCP配筋设计应使设计裂缝间距趋于上限和下限的中值, 保证路面具有尽可能高的可靠度。
- 连续配筋混凝土路面 /
- 裂缝间距 /
- 可靠性 /
- 直接积分法
Abstract: To ensure the service durability of continuously reinforced concrete pavement (CRCP), the transverse crack spacing should be controlled in an expected proper range. The reliability must be considered in CRCP reinforcement design.According to the theorem in probability theory about random vector, the direct integral formula is derived to calculate the reliability of crack spacing, and the result is compared with the one that from Monte Carlo method.The influence of the design variables and their variability coefficients on the reliability is analyzed with the two different failure models.The main factors affected the reliability are the design crack spacing and the variability level.In reinforcement design, the design spacing should be controlled to the medium value between the upper limit and the lower limit of the required spacing.
- CRCP /
- crack spacing /
- reliability /
- direct integral method

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图 1 R (S < S_L) 随C_v (e_T) 的变化情况

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图 2 R (S < S_L) 随C_v (E_c) 的变化情况

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图 3 R (S < S_L) 随C_v (X_sh) 的变化情况

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图 4 R (S < S_L) 随C_v (h_c) 的变化情况

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图 5 R (S < S_L) 随e_T的变化情况

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图 6 R (S < S_L) 随E_c的变化情况

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图 7 R (S > S_H) 随X_sh的变化

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图 8 R (S > S_H) 随h_c的变化

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图 9 失效概率P_f (S > S_H) 随设计裂缝间距变化

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图 10 失效概率P_f (S < S_L) 随设计裂缝间距变化

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表 1 Gauss-Hermite求积点与求积系数

x_i	A_i
0.0000000	0.9453087
±0.9585725	0.3936193
±2.0201829	0.0199532

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表 2 Gauss-Legendre求积点与求积系数

x_i	A_i
0.0000000	0.5688889
±0.9061798	0.2362969
±0.5384693	0.4786287

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表 3 直接积分法与Monte Carlo法计算结果对比

σ_T	直接积分法	2000	4000	6000
2.1	0.69509	0.6950	0.6985	0.7043
2.2	0.85403	0.8515	0.8583	0.8553
2.3	0.94229	0.9430	0.9445	0.9427
2.4	0.98098	0.9790	0.9788	0.9787
2.5	0.99468	0.9960	0.9943	0.9942
2.6	0.99871	0.9995	0.9990	0.9990

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表 4 设计裂缝间距相同的三种CRCP结构

路面结构	σ_T/MPa	E_c/MPa	ε_sh	h_c/cm	p/%	K_s/MPa·mm^-1	ΔT/℃
结构1	1.89	28000	0.0003	23	0.6	16.8	30
结构2	1.87	30000	0.0004	25	0.5	20.9	20
结构3	3.65	31000	0.0006	27	0.7	36.8	20
注: 其它参数为α_c=1.0×10⁵/℃, D_s=14 mm, E_s=20000 MPa, α_c=9×10^-6/℃, r=0.40。

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表 5 不同路面结构的失效概率

C_v	结构1	结构2	结构3
0.03	0.9995	0.9995	0.9990
0.06	0.9775	0.9670	0.9395
0.10	0.8795	0.8625	0.8180
0.15	0.7660	0.7415	0.7130
0.20	0.6975	0.6815	0.6515
0.30	0.5910	0.5735	0.5385

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参考文献(3)

[1]	胡长顺, 曹东伟, 等. 连续配筋混凝土路面设计理论与方法研究[R]. 西安: 长安大学, 2000.
[2]	MCCUL L OU GH B F, 交通部公路规划设计院. 连续配筋混凝土路面设计、施工、养护标准[S]. 北京: 交通部公路规划设计院, 1985.
[3]	周概容. 概率论与数理统计[M]. 北京: 高等教育出版社, 1984.