已有钢筋混凝土构件的动态可靠指标.pdf
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1、闫运起等: 已有钢筋混凝土构件的动态可靠指标 5 1 已有钢筋混凝土构件的动态可靠指标 闫运起 , 金子捷 ( 1 辽宁省建筑标准设计研究院。 沈阳1 1 0 0 0 8 ; 2 东北大学 资源与土木工程学院 沈阳1 1 0 0 0 4 ) 【 摘要】 在同时考虑混凝土损伤和钢筋损伤及材料强度随时间劣化的情况下, 提出TI I I 役钢筋混凝土结 构强度和刚度经时变化模型, 并求得动态可靠指标, 使得可靠性鉴定结果更加明确、 科学。文 中给出了 T型截面 受弯构件经时抗力公式。工程实例验证了本文方法的正确性。 【 关键词】 钢筋混凝土构件 ; 强度; 刚度; 动态可靠指标 【 中图分类号】 T
2、 U 3 1 1 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 4 0 0 5 1 0 3 THE DYNAM I C RELI AB IY I NDE X oF EXI s T G RED F oRCED CoNCRETE 匝:M口 I | ERS Y A N Y u n q i , J I N Z i i e ( 1 L i a o n i n g I n s ti t u t e o f B u i l d i n g S t a n d a r d D e s i g n&R e s e a r c h, S h e n y a
3、n g 1 1 0 0 0 3 , C h i n a; 2 S c h o o l o f R e s o u r c e a n d C i v i l E n g i n e e ri n g , N o r t h e a s t U n i v ,S h e n y a n g 1 1 0 0 0 4 ,C h i n a ) Ab s t r a c t : C o n s i d e rin g c o n c r e t e d a ma g e a n d r e i n f o r c i n g b a r d a ma g e a n d ti me - d e p e
4、 n d e n t d e t e r i o r a - - t i o n o n t h e ma t e ri a l s s t r e n g t h a t the s a me t i me T h e t i me d e p e n d e n t mo d e l s o f the s tr e n g t h and s ti ff n e s s o n e x i s t i n g r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t r u c t u r e a r e p u t f o r w a r d D y n a mi
5、 c r e l i a b i l i t y i n d e x i s c a l c u l a t e d, so t h a t r e s u l t s o f r e l i a b i l i t y a p p r a i s al b e c o me mo r e c l e a r a n d r e a s o n a b l e Th e f o r mu l a o f t i me - d e p e n d e n t r e s i s t - a n t e o n t h e T t y p e me mb e r i n fl e x u r e
6、i s g i v e n Th e e n g i n e e rin g e x a mp l e i s g i v e n t o i l l u s t r a t e the c o r r e c t n e s s o f t h e me t h o d Ke y wo r d s : r e i nfo r c e d c o n c r e t e me mb e r ;s t r e n g t h;s t i f f n e s s ;d y n a mi c r e l i a b i l i t y i n d e x 我国现行的可靠性鉴定标准评定等级本身实际上是
7、与 结构的可靠指标意义对应的, 但是在标准中并未给出可靠 度数值, 对整幢建筑的综合等级评定只给出定性的判定标 准, 没有给出定量评判模型。标准第 4 1 6条规定 , 验算 时应考虑温度、 变性、 损伤、 锈蚀等因素的影响, 但在现行结 构设计规范 中并未给出具体的计算公式。另外, 由于实际 工程的复杂性, 很多数据无法由实测获得, 致使可靠性鉴定 工作经常依靠经验和表面现象, 缺乏深层次的理论分析。 考虑钢筋锈蚀及材料性能随时间劣化导致构件承载力 降低的研究较多 , 但如果混凝土损伤严重, 尤其当受拉区混 凝土脱落使受拉钢筋裸露时, 钢筋与混凝土之间粘结性能 劣化 , 并随脱落高度的增加,
8、 承载力逐渐降低。本文综合 考虑了多因素影响下构件的强度和刚度时变规律 , 求得动 态可靠指标, 使得可靠性鉴定结果更加明确 、 科学。而且结 果可以用于计算整体结构的失效概率和进行动态可靠度 研究 。 1 服役 结构强度经时变化分析 1 1 服役钢筋混凝土构件强度经时分析 在结构服役过程中 , 由于材料性能和几何参数都将随 时间劣化 , 结构的承载力随时间衰减。在同时考虑混凝土 损伤和钢筋损伤及材料性能随时间劣化的情况下, 对于服 役钢筋混凝土构件强度经时模型为: R( t )= R ( t ) , a ( t ) ( 1 ) 式中, 为经时抗力函数 ( t )和 n ( t )分别为第 种
9、材料的经时材料性能和几何参数; 为考虑钢筋与混凝 土之间粘结力削弱对协同工作的强度影响系数; 为结构服 役时 间。 =l一0 3 4 e 一 ( “ ) 【 2 ( 2 ) 式 中, A 为 混 凝 土 损 伤 的 相 对 高 度, A = ( h 。一 0 7 5 d ) d ; 。 为混凝土的损伤高度; d 为受拉区边缘至受 拉钢筋形心的距离。 1 2 型截面受弯构件经时抗力公式为: l + 一 ( t ) 2 ( b f b ) ( t ) ( 3 ) 式中, 。 ( ) 为与腹板混凝土承受弯矩相等的受拉钢筋 的经时屈服拉力; , ( t ) 为与翼缘混凝土承受弯矩相等的受 拉钢筋的经时
10、屈服拉力 ( t )为混凝土经时抗压强度 , h 。 基金项目 国家 自 然科学基金资助项 ( 5 1 0 7 8 0 6 5 ) ; 中央高校基本科研业务费项 目( 9 0 4 0 1 0 0 9 ) 5 2 低温建筑技术 2 0 1 1 年第 4 期( 总第 1 5 4期) 为截面有效高度; 6 为腹板宽度; 6 为翼缘计算宽度。 根据误 差传递公式, 计算抗 力 。 ( t )的平均值 函数 ( ) 、 变异系数函数 6 ( )和标准差函数 O R p ( ) , 可以表 示为: R ( )=尺 i ( ) , ( t ) ( 4 ) 占 R ( t )=O R p ( t ) R (
11、t ) ( 5 ) =l I 2 ( 6 ) 式 中, 置代表R ( t ) 中的变量; I 表示偏导数在平均值 处取值。 可见, 抗力统计参数的计算归结为抗力基本参数 ( 钢筋屈服拉力、 混凝土抗压强度、 钢筋截面损失率)统计特 征的确定。 2 服役构件抗力统计参数 钢筋经时屈服拉力可以表示为: F r ( t )= 0 9 8 61 0 3 8 A ( t ) 3 ( 7 ) 式中, 为未锈蚀钢筋的屈服拉力; A ( t )为钢筋截面 损失率 , 。 4 A( ):0 o 1 0 。 ( 一0 0 7 3 ) ( 1 8 50 0 4 c ) ( 辈 + 0 1 3 ) ( 一 ) ( 8
12、 ) 式中 。 为混凝土成型养护系数 , 一般取 =1 0 ; 为水 泥品种影响系数, 普通硅酸盐水泥 =1 0 ; 9 3 为环境作用系 数, 北京地区岛 =1 0 0 , 长春地区 =n6 5 等。 工业建筑的 取相应地区民用建筑室外J9 3 值的 1 52 0 倍 , 为混凝土抗 压强度标准值 MP a ; t 为混凝土碳化到达钢筋表面的时间年; c 为保护厚度, m m; d为钢筋的直径 , l n l l 。 当混凝土碳化 至钢筋表 面时, 钢筋开 始锈蚀, 据 文 献 引, 在室外或室内潮湿环境中的混凝土构件, 钢筋锈蚀的 开始时间为 : t =( c 疋) ( 9 ) 式中, c
13、 为混凝土保护层厚度, mm; K o为混凝土碳化系 数 , mm , 可由下式求得: K o = K o,K e K ( - 2 7 4 )( 1 O 式中, 为地区影响系数 ( 北方地区为 1 0 , 南方地区 及沿海地区为0 50 8 ) ; 为室内外影响系数( 室内为室 内外影响系数( 室内为 1 8 7 , 室外为 1 0 ) ; K 为养护时间影 响系数( 一般施工情况取为 1 5 0 ) J o 混凝土立方体抗压强 度标准值。 混凝土经时抗压强度 ( t ) , 可由经时立方体抗压强度 换算: ( t ):0 7 3 7 f o ( t ) ( 1 1 ) 混凝土立方体抗压强度的
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- 钢筋混凝土 构件 动态 可靠 指标
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