王美珍

摘 要：在本案，筆者簡(jiǎn)單介紹了幾種鋼筋砼橋梁耐久性評(píng)估方法，并基于可靠性理論法做了重點(diǎn)闡述，且簡(jiǎn)要分析了公路橋梁鋼筋砼構(gòu)件可靠度理論的基本原理及基本計(jì)算方法，即驗(yàn)算點(diǎn)法或JC法。

關(guān)鍵詞：公路橋梁 鋼筋砼構(gòu)件 可靠度理論 計(jì)算方法

中圖分類號(hào)：U4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（c）-0-01

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路橋梁的地位越來(lái)越重要?，F(xiàn)階段，橋梁形式亦多為砼橋梁，這一論斷在世界范圍內(nèi)皆成立。但是，因公路橋梁結(jié)構(gòu)老化、營(yíng)運(yùn)環(huán)境惡劣、車輛荷載增加及養(yǎng)護(hù)維修工作不到位等因素的影響，公路橋梁結(jié)構(gòu)損傷現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，且其相應(yīng)地導(dǎo)致了公路橋梁結(jié)構(gòu)營(yíng)運(yùn)狀況不佳、承載能力下降等問(wèn)題。由此可得，加強(qiáng)公路橋梁耐久性、可靠度評(píng)估，確保公路橋梁安全暢通意義重大。

1 公路橋梁耐久性的評(píng)估方法—基于可靠性理論

所謂公路橋梁耐久性評(píng)估，其主要是指以特定信息為依托，對(duì)既有公路橋梁的可靠性予以準(zhǔn)確的分析，并基于分析的基礎(chǔ)上，提出相關(guān)針對(duì)性強(qiáng)。公路橋梁結(jié)構(gòu)可靠度理論最突出的特點(diǎn)當(dāng)屬其基礎(chǔ)為概率統(tǒng)計(jì)。概率統(tǒng)計(jì)對(duì)公路橋梁結(jié)構(gòu)存在不確定性予以了肯定，并以公路橋梁結(jié)構(gòu)可靠度的各影響因素作為隨機(jī)變量，且通過(guò)恢復(fù)各影響因素的自然特性，再以數(shù)據(jù)為依托對(duì)此種客觀變異性予以表達(dá)?；诳煽啃岳碚摲ㄒ钥煽慷扔?jì)算方法為基本方法，即以統(tǒng)計(jì)方法及實(shí)測(cè)方法為基本方法，以可靠度數(shù)學(xué)理論為基本理論依據(jù)，并通過(guò)計(jì)算得出公路橋梁結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)或?qū)崿F(xiàn)概率，且以或?qū)窐蛄航Y(jié)構(gòu)的安全水平予以衡量。隨著公路橋梁結(jié)構(gòu)耐久性及可靠度評(píng)估方法的深入研究，可靠性理論的應(yīng)用也變得更廣，甚至覆蓋了結(jié)構(gòu)工程的各領(lǐng)域。就公路橋梁設(shè)計(jì)而言，我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)方式已經(jīng)隨著新橋規(guī)的編訂而發(fā)生了相應(yīng)地轉(zhuǎn)變，即從容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方式到承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方式（以概率統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)）。研究結(jié)果顯示，承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方式的科學(xué)性更強(qiáng)，且其設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)思想也更加科學(xué)和完善。此外，承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方式也為公路橋梁結(jié)構(gòu)耐久性及可靠度評(píng)估提供了有力的理論依據(jù)。

2 結(jié)構(gòu)可靠度理論的基本理論及基本計(jì)算方法

2.1 可靠度的基本原理

結(jié)構(gòu)的可靠度。公路橋梁結(jié)構(gòu)的可靠度以適用性、安全性及耐久性為主。如果工程結(jié)構(gòu)實(shí)際承載能力與要求承載能力間一致，則該工程結(jié)構(gòu)具備安全性；如果工程結(jié)構(gòu)實(shí)際使用功能與要求使用功能間一致，則該工程結(jié)構(gòu)具備耐久性及適用性。就工程結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)（）而言，若R/S均服從正態(tài)分布，則R/S的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差可表示為及，且結(jié)構(gòu)功能函數(shù)（Z=R-S）亦服從于正態(tài)分布，則Z=R-S否認(rèn)平均值及標(biāo)準(zhǔn)差表示為和。隨機(jī)變量Z的分布圖見(jiàn)下圖，其中Z<0的概率屬失效概率，其滿足，且失效概率值與下圖陰影面積相等：

由上圖可得，從0至（平均值）間的間距度量標(biāo)準(zhǔn)可為標(biāo)準(zhǔn)差，即。此外，與間的關(guān)系為一一對(duì)應(yīng)，即隨著的增大而減??；隨著的減小而增大。由此可得，、均可用作工程結(jié)構(gòu)可靠性的衡量指標(biāo)，其中屬可靠指標(biāo)。那么，工程結(jié)構(gòu)失效概率滿足如下函數(shù)式：

2.2 驗(yàn)算點(diǎn)法或JC法

驗(yàn)算點(diǎn)法或JC法是可靠度分析方法的一種，亦是一次二階距的一種，其應(yīng)用范圍較廣。所謂一次二階距法，其主要是指將隨機(jī)變量的一階距及二階距應(yīng)用到可靠指標(biāo)計(jì)算之中，且僅對(duì)功能函數(shù)泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式的一次項(xiàng)予以適當(dāng)考慮。

兩個(gè)正態(tài)隨機(jī)變量的情況.在極限狀態(tài)下，兩個(gè)隨機(jī)變量滿足如下函數(shù)式（極限狀態(tài)方程）：

上述方程式中，R/S間相互獨(dú)立，且其均服從于正態(tài)分布。

就ROS坐標(biāo)系而言，極限狀態(tài)方程為一條直線，其傾角呈45°。經(jīng)過(guò)及計(jì)算后可得，及的新坐標(biāo)系，現(xiàn)通過(guò)平移坐標(biāo)系可得到另一個(gè)新坐標(biāo)系（見(jiàn)下圖）：

由方程式及可得，變換原坐標(biāo)系等效于正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)化，其中及屬標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量。通過(guò)一系列方程式的計(jì)算及轉(zhuǎn)換求的，原坐標(biāo)系ROS與新坐標(biāo)系間的關(guān)系滿足如下函數(shù)式：

由解析幾何相關(guān)理論可得，上述函數(shù)式為坐標(biāo)系內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)型法線式直線方程，（常數(shù)項(xiàng)）為至極限狀態(tài)直線間的法線長(zhǎng)度，及為（法線）在坐標(biāo)向量方向的方向余弦，其中為設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)。若、、、的取值既定，則工程結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)、設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)均可準(zhǔn)確求的，且對(duì)應(yīng)的失效概率函數(shù)式為：

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼筋砼施工在世界范圍內(nèi)各個(gè)國(guó)家均得到了廣泛的應(yīng)用，則世界各國(guó)對(duì)公路橋梁鋼筋砼構(gòu)件可靠度及耐久性的研究也相當(dāng)深入。公路橋梁鋼筋砼耐久性的評(píng)估方法很多，該文著重談?wù)摿嘶诳煽慷壤碚摰脑u(píng)估方法。此外，公路橋梁鋼筋砼構(gòu)件可靠度的計(jì)算方法包括JC法及蒙特卡洛法，該文就JC法進(jìn)行了詳細(xì)地闡釋。

參考文獻(xiàn)

[1] 王敏.鋼筋混凝土橋梁的失效樹(shù)分析[D].武漢理工大學(xué)，2010.

[2] 薛鵬飛.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)性能退化預(yù)測(cè)評(píng)估研究[D].浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，2009.