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在役混凝土桥梁构件可靠性实用评估方法

闫磊 吕颖钊 贺拴海 蒋静

闫磊, 吕颖钊, 贺拴海, 蒋静. 在役混凝土桥梁构件可靠性实用评估方法[J]. 交通运输工程学报, 2009, 9(5): 13-19. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.05.003
引用本文: 闫磊, 吕颖钊, 贺拴海, 蒋静. 在役混凝土桥梁构件可靠性实用评估方法[J]. 交通运输工程学报, 2009, 9(5): 13-19. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.05.003
YAN Lei, LU: Ying-zhao, HE Shuan-hai, JIANG Jing. Practical evaluation method of component reliability for existing concrete bridge[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2009, 9(5): 13-19. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.05.003
Citation: YAN Lei, LU: Ying-zhao, HE Shuan-hai, JIANG Jing. Practical evaluation method of component reliability for existing concrete bridge[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2009, 9(5): 13-19. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.05.003

在役混凝土桥梁构件可靠性实用评估方法

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.05.003
基金项目: 

国家西部交通建设科技项目 200731882231

详细信息
    作者简介:

    闫磊(1979-), 男, 山西运城人, 长安大学讲师, 工学博士研究生, 从事桥梁可靠度研究

    贺拴海(1962-), 男, 陕西洛川人, 长安大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U441.2

Practical evaluation method of component reliability for existing concrete bridge

More Information
    Author Bio:

    YAN Lei(1979-), male, lecturer, doctoral student, +86-29-82334870, YL96955@126.com

    HE Shuan-hai(1962-), male, professor, PhD, +86-29-82334871, keji_1@chd.edu.cn

  • 摘要: 为了实现对在役混凝土桥梁构件可靠性的快速评估, 建立了考虑活载影响修正系数及评估基准期影响的汽车荷载效应概率模型, 给出了基于抗力分项系数和界限系数的在役混凝土桥梁构件承载力等级的评定标准。以构件的受力状态、抗力损伤程度、汽车荷载效应与恒载效应之比及评估基准期4个主要因素为依据, 通过大量运算提出了在役桥梁构件承载能力可靠性评估方法。依据《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T50283—1999)中的方法求得一座在役桥梁可靠指标为4.21, 对应结构安全等级为二级; 采用本文方法得到检算指标为0.994, 评价结果为二类, 与规范评定的结果接近, 表明该方法简便、可行。

     

  • 图  1  分项系数与活、恒载效应比的关系曲线

    Figure  1.  Curves of partial coefficients and ratio of vehicle load to dead load

    图  2  界限系数与活、恒载效应比的关系曲线

    Figure  2.  Curves of limit coefficients and ratio of vehicle load to dead load

    表  1  汽车荷载效应统计参数

    Table  1.   Statistical parameters of vehicle action effect

    汽车运行状态 效应种类 统计参数
    κSQ, T δSQ, T
    一般运行状态 弯矩 0.686 1 0.156 9
    剪力 0.608 3 0.158 1
    密集运行状态 弯矩 0.799 5 0.086 2
    剪力 0.718 7 0.076 9
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    表  2  汽车荷载效应的概率分布函数

    Table  2.   Probability distribution functions of vehicle action effect

    汽车运行状态 效应种类 概率分布函数
    一般运行状态 弯矩 F1(x, T1)=exp-exp[-x-(0.2508+0.0840ln(Τ1))SQk,Τ0.0840SQk,Τ]
    剪力 F2(x, T1)=exp-exp[-x-(0.2196+0.0750ln(Τ1))SQk,Τ0.0750SQk,Τ]
    密集运行状态 弯矩 F3(x, T1)=exp-exp[-x-(0.5212+0.0537ln(Τ1))SQk,Τ0.0537SQk,Τ]
    剪力 F4(x, T1)=exp-exp[-x-(0.4953+0.0431ln(Τ1))SQk,Τ0.0431SQk,Τ]
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    表  3  考虑评估基准期影响的活载效应修正系数

    Table  3.   Modified coefficients of live load effect considering assessment reference period

    T1/年 一般运行状态 密集运行状态
    弯矩 剪力 弯矩 剪力
    10 0.782 0 0.780 7 0.866 7 0.879 3
    20 0.847 6 0.846 8 0.906 9 0.915 6
    30 0.886 0 0.885 3 0.930 3 0.936 8
    40 0.913 2 0.912 8 0.947 0 0.951 9
    50 0.934 4 0.934 0 0.959 9 0.963 6
    60 0.951 6 0.951 4 0.970 5 0.973 2
    70 0.966 3 0.966 0 0.979 3 0.981 3
    80 0.978 9 0.978 7 0.987 1 0.988 3
    90 0.990 1 0.989 8 0.993 9 0.994 5
    100 1.000 0 1.000 0 1.000 0 1.000 0
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    表  4  构件抗力计算模式统计参数

    Table  4.   Statistical parameters of calculation model for resistance of structural members

    受力状态 μΩP δΩP
    正截面受弯 1.098 0 0.071 0
    斜截面受剪 矩形截面 1.486 1 0.283 2
    T形截面 1.901 1 0.088 4
    偏心受压(短柱) 矩形截面 大偏心 1.065 0 0.088 0
    小偏心 1.070 0 0.095 0
    圆形截面 0.991 2 0.258 8
    注: ①考虑T形截面受压翼缘的影响系数α3 =1.1, 经计算确定; ②根据新规范对135根圆形截面偏心受压构件的统计计算, 试验值/新规范简化计算值的均值为0.991 2, 变异系数为0.258 8。
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    表  5  构件抗力的统计参数

    Table  5.   Statistical parameters for resistance of structural members

    受力状态 κR δR
    正截面受弯 1.098 0 0.122 6
    斜截面受剪 矩形截面 1.486 1 0.300 3
    T形截面 1.901 1 0.133 5
    偏心受压(短柱) 矩形截面 大偏心 1.065 0 0.133 2
    小偏心 1.070 0 0.137 9
    圆形截面 0.991 2 0.277 4
    注: κR为考虑ΩPΩt综合效应的统计参数。
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    表  6  基于可靠指标的分级原则

    Table  6.   Grading principle based on reliability index

    破坏形式 一类 二类 三类 四类 五类
    延性破坏 β≥4.20 4.20 > β≥3.95 3.95 > β≥3.70 3.70 > β≥2.95 2.95 > β
    脆性破坏 β≥4.70 4.70 > β≥4.45 4.45 > β≥4.20 4.20 > β≥3.45 3.45 > β
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    表  7  分项系数及界限系数值

    Table  7.   Partial coefficients and limit coefficients

    汽车运行状态 ρ γR, 4.20 γR, 3.95 γR, 3.70 γR, 2.95 b c d
    一般运行状态 0.10 1.271 5 1.231 2 1.192 3 1.082 8 0.968 0.938 0.852
    0.25 1.204 5 1.166 1 1.129 0 1.024 5 0.968 0.937 0.851
    0.50 1.145 5 1.106 0 1.068 3 0.964 2 0.966 0.933 0.842
    1.00 1.120 4 1.073 0 1.028 5 0.910 5 0.958 0.918 0.813
    1.50 1.122 6 1.069 5 1.019 9 0.889 4 0.953 0.909 0.792
    2.50 1.132 5 1.072 9 1.017 2 0.871 8 0.947 0.898 0.770
    密集运行状态 0.10 1.283 9 1.243 4 1.204 1 1.093 8 0.968 0.938 0.852
    0.25 1.227 3 1.188 7 1.151 3 1.046 1 0.969 0.938 0.852
    0.50 1.166 5 1.129 5 1.093 6 0.993 0 0.968 0.938 0.851
    1.00 1.108 5 1.070 9 1.035 0 0.935 7 0.966 0.934 0.844
    1.50 1.086 5 1.046 8 1.009 1 0.907 0 0.963 0.929 0.835
    2.50 1.071 5 1.028 4 0.987 7 0.879 6 0.960 0.922 0.821
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    表  8  界限系数

    Table  8.   Limit coefficients

    界限系数 正截面受弯 斜截面受剪 偏心受压(短柱)
    矩形截面 T形截面 矩形截面 圆形截面
    大偏心 小偏心
    b 0.96 0.93 0.96 0.96 0.96 0.93
    c 0.93 0.86 0.92 0.92 0.92 0.87
    d 0.83 0.69 0.82 0.82 0.82 0.70
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    表  9  承载能力评定标准

    Table  9.   Evaluation standard of bearing capacity

    构件承载力等级 可靠性要求 检算标准 处治措施
    一类 构件承载力满足目标可靠性要求 R/(γ0γRS)≥1 不必采取处治措施
    二类 构件承载力略低于目标可靠性要求 bR/(γ0γRS) < 1 需小修, 不需加固
    三类 构件承载力仅能满足最低可靠性要求 cR/(γ0γRS) < b 需中修, 不需加固
    四类 构件承载力低于最低可靠性要求 dR/(γ0γRS) < c 特殊检查后大修或加固
    五类 构件承载力大大低于最低可靠性要求 R/(γ0γRS) < d 特殊检查后确定处治对策
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    表  10  分项系数

    Table  10.   Partial coefficients

    汽车运行状态 ρ γR
    正截面受弯 斜截面受剪 偏心受压(短柱)
    矩形截面 T形截面 矩形截面 圆形截面
    大偏心 小偏心
    一般运行状态 0.10 1.271 5 2.270 4 0.817 1 1.368 8 1.491 6 3.081 6
    0.25 1.204 5 2.126 4 0.766 4 1.296 4 1.413 4 2.914 3
    0.50 1.145 5 1.965 4 0.717 5 1.229 1 1.345 2 2.732 4
    1.00 1.120 4 1.792 9 0.689 4 1.193 7 1.323 3 2.552 3
    1.50 1.122 6 1.710 1 0.685 9 1.192 2 1.333 1 2.477 4
    2.50 1.132 5 1.637 4 0.688 0 1.199 2 1.353 7 2.423 0
    密集运行状态 0.10 1.283 9 2.293 9 0.825 0 1.382 3 1.506 2 3.113 6
    0.25 1.227 3 2.174 4 0.781 0 1.321 5 1.439 9 2.979 4
    0.50 1.166 5 2.036 8 0.731 7 1.255 5 1.368 8 2.826 7
    1.00 1.108 5 1.877 6 0.679 2 1.190 1 1.301 3 2.656 1
    1.50 1.086 5 1.789 6 0.654 6 1.163 3 1.277 3 2.565 5
    2.50 1.071 5 1.696 4 0.634 1 1.143 4 1.263 1 2.474 4
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  • 收稿日期:  2009-05-11
  • 刊出日期:  2009-10-25

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