《模糊及隨機信息條件下既有RC橋樑時變可靠性研究》是依託長沙理工大學，由王磊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：模糊及隨機信息條件下既有RC橋樑時變可靠性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王磊
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
當前信息有限性和未來服役期信息未確知性等客觀條件，使既有鋼筋混凝土（RC）橋樑時變可靠性研究過程存在很多不確定性。這些不確定性主要包括模糊性和隨機性。本項目創新在於有效地利用橋樑檢測信息，考慮信息的模糊性及隨機性，針對後繼服役期，研究後驗條件下既有RC橋樑時變可靠性相關問題。主要研究內容包括：分析鏽蝕初始時間、保護層開裂時間及銹脹至允許寬度時間的模糊機率特徵，建立鏽蝕率先驗時變機率模型，進一步融入橋樑檢測信息，基於Bayes方法更新模型，建立鏽蝕率後驗模糊隨機時變機率模型；考慮鏽蝕引起粘結退化和銹脹開裂，提出受彎構件抗力計算方法，進而建立驗證荷載下構件抗力後驗模糊隨機時變機率模型；在此基礎上，提出後繼服役期既有RC橋樑模糊隨機時變可靠性分析方法，明確時變可靠指標對各參數不確定性強弱的敏感性。從而為量大面廣的既有RC橋樑可靠性評定、剩餘壽命預測和維修決策提供科學依據。
結題摘要
當前信息有限性和未來服役期信息未確知性等客觀條件，使既有鋼筋混凝土（RC）橋樑時變可靠性研究過程存在很多不確定性。本項目將這些不確定性歸結為模糊性和隨機性，針對既有RC橋樑時變可靠性問題，取得成果如下：（1）分析了鏽蝕初始時間、銹脹開裂時間以及銹脹開裂至界限寬度時間的不確定性特徵，將氯鹽導致的鋼筋鏽蝕劃分為二階段三個特徵時刻，研究了不確定因素影響下的銹脹開裂損傷問題，建立了鋼筋混凝土構件生命周期內鏽蝕損傷風險機率模型，討論了銹脹損傷影響參數的敏感性。（2）建立了模糊隨機信息條件下鋼筋鏽蝕率預測模型，分析了鏽蝕率模糊隨機時變機率特徵，得到了不同時刻鏽蝕率截口機率分布形式，對比了均勻鏽蝕和局部鏽蝕下鋼筋截面積均值和標準差變化的異同；綜合考慮均勻鏽蝕、局部鏽蝕及其影響因素的不確定性，以Bayes理論為基礎，利用橋樑檢測數據來實現鏽蝕率物理模型選擇及其參數的更新，提出了鋼筋鏽蝕率動態演進分析方法，並結合一座既有實橋對理論結果進行了驗證。（3）分別建立了HPB235和HRB335兩種橋樑常用鋼筋的質量鏽蝕率、截面鏽蝕率與屈服荷載、極限抗拉荷載、屈服強度和極限抗拉強度間的關係，基於鏽蝕鋼筋拉伸試驗，對比了鏽蝕率對不同類型鋼筋屈服強度、極限抗拉強度和屈服荷載和極限抗拉荷載的影響；回歸了快速鏽蝕與自然鏽蝕下鋼筋質量鏽蝕率與屈服荷載和極限抗拉荷載的關係。（4）構建了模糊及隨機信息條件下鋼筋混凝土橋樑構件抗力演化特徵分析框架，揭示了鏽蝕導致粘結性能退化對構件承載力的影響，分析了服役期鋼筋鏽蝕發展和強度退化的模糊機率特徵，得到了抗力均值和標準差時變特點和截口分布類型；考慮鏽蝕鋼筋失效模式、鏽蝕引起鋼筋截面積和強度、粘結退化等的不確定性影響，提出了基於鋼筋混凝土橋樑當前服役狀況的構件抗力更新方法，並通過實橋構件實驗進行了驗證。（5）提出了既有鋼筋混凝土橋樑模糊隨機時變可靠性分析方法，將檢測結果與專家經驗相結合，通過隸屬函式反映小樣本檢測數據的模糊特徵，進而將模糊變數變換為當量隨機變數，提出了小樣本數據下既有RC橋樑可靠性評估方法；考慮抗力模糊隨機時變特性，以及車輛荷載的影響，提出了模糊隨機時變可靠性分析方法，分析了時變可靠指標對抗力各參數的敏感性，明確了既有RC橋樑服役期重點檢測指標。這些研究成果為既有RC橋樑可靠性評定、剩餘壽命預測和維修決策提供科學依據。
