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        RC偏壓構(gòu)件精細(xì)抗力概率模型

        2014-04-29 00:00:00蔣友寶廖強(qiáng)馮鵬
        土木建筑與環(huán)境工程 2014年4期

        摘要:

        現(xiàn)行可靠度統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)給出的RC偏壓構(gòu)件抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)較為粗糙,對(duì)其隨偏心距值的變化考慮不夠充分。針對(duì)此不足,采用Monte Carlo抽樣方法并結(jié)合已有的各種抗力因素的概率模型,得到了不同偏心距和配筋率下的改進(jìn)抗力概率模型。結(jié)果表明采用正態(tài)分布變量來擬合RC偏壓構(gòu)件抗力的分布具有較好的精度。在此基礎(chǔ)上,對(duì)此改進(jìn)模型應(yīng)用于隨機(jī)偏心距下RC偏壓構(gòu)件可靠度計(jì)算的適用性進(jìn)行了實(shí)例分析。結(jié)果證實(shí),當(dāng)偏心距設(shè)計(jì)值接近或者大于界限偏心距值時(shí),采用現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的抗力概率模型來計(jì)算可靠度均會(huì)產(chǎn)生較大的誤差,而采用文中建議的抗力概率模型則具有較高的精度;且現(xiàn)行可靠度統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)因?qū)沽﹄S偏心距值增大而減小的效應(yīng)考慮不夠而使得RC大偏壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)偏于不安全。

        關(guān)鍵詞:

        抗力概率模型;RC偏壓構(gòu)件;偏心距;可靠度;Monte Carlo抽樣

        中圖分類號(hào):

        TU318

        文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        文章編號(hào):16744764(2014)040001507

        中國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)[1]在校核RC偏壓構(gòu)件截面的可靠度時(shí),是按固定偏心距的思路來分析的,即按某一固定偏心距值來選擇對(duì)應(yīng)的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)。這是一種不考慮偏壓破壞模式隨機(jī)不確定性的思路,因而當(dāng)偏壓破壞模式會(huì)隨機(jī)變化時(shí),按這種思路得到的可靠度校核結(jié)果將會(huì)有一定的誤差。

        貢金鑫等[2]的研究表明,即使不考慮偏心距的隨機(jī)變異性,設(shè)計(jì)為大偏壓的構(gòu)件仍會(huì)有發(fā)生小偏壓破壞的可能;而設(shè)計(jì)為小偏壓的構(gòu)件也會(huì)有發(fā)生大偏壓破壞的可能,即偏壓破壞模式的隨機(jī)可變性是較為常見的。實(shí)際結(jié)構(gòu)中由于荷載的非完全相關(guān)性[34],構(gòu)件截面上的彎矩和軸壓力亦是非完全相關(guān)的,即偏心距具有較強(qiáng)的隨機(jī)變異特性,顯然此時(shí)這種偏壓破壞模式的隨機(jī)可變性將會(huì)增強(qiáng)。而現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)[1]中的可靠度分析方法因?qū)Υ丝紤]不夠充分將會(huì)高估大偏壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)[57],使得設(shè)計(jì)偏于不安全。蔣友寶,等:RC偏壓構(gòu)件精細(xì)抗力概率模型

        研究表明RC大偏壓柱設(shè)計(jì)偏于不安全的問題亦存在于多個(gè)國(guó)家的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中。例如Milner等[8]的分析表明軸壓力與彎矩的隨機(jī)相關(guān)性(即偏心距的隨機(jī)特性)對(duì)RC柱可靠度的影響較大,當(dāng)軸壓力低于界限軸壓力時(shí)(即大偏壓情形),按美國(guó)ACI318規(guī)范設(shè)計(jì)的RC柱會(huì)偏于不安全。另外,Hong等[9]分析了按加拿大規(guī)范設(shè)計(jì)的RC柱可靠度,結(jié)果表明不考慮偏心距的隨機(jī)特性會(huì)使RC大偏壓柱的設(shè)計(jì)可靠度偏低目標(biāo)可靠度較多。由于極限狀態(tài)時(shí),RC偏壓構(gòu)件截面能承受的軸壓力和彎矩是一條復(fù)雜的相關(guān)曲線,因此相關(guān)研究多采用數(shù)值積分方法[89]或Monte Carlo方法[1011]等來計(jì)算可靠度。事實(shí)上若能獲得一個(gè)隨偏心距值連續(xù)變化的抗力概率模型,則在偏心距和荷載效應(yīng)的隨機(jī)概率分布已知的情形下,可采用成熟的JC算法來求得不同偏心距值下的條件失效概率,然后由全概率原理便能較為精確地求得失效概率值。因此在這種思路下,如何獲得隨偏心距值連續(xù)變化的抗力概率模型便較為關(guān)鍵。Mirza等[12]采用Monte Carlo方法分析了美國(guó)ACI規(guī)范中RC偏壓構(gòu)件在不同偏心距和配筋率下的抗力概率模型,然后應(yīng)用這些概率模型,基于可靠度校準(zhǔn)得到了美國(guó)規(guī)范用抗力分項(xiàng)系數(shù)值。對(duì)比之下,中國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)[1]中偏壓構(gòu)件抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)卻較為粗糙,僅以兩種偏壓(大小偏壓)狀態(tài)之分來給出相應(yīng)的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù),因而當(dāng)偏心距值變化、配筋率變化時(shí),標(biāo)準(zhǔn)[1]中的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)將較難精確地反映這種變化。這給RC偏壓構(gòu)件的可靠度分析與設(shè)計(jì)帶來了一定程度的不精確性。

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