鋼筋混凝土疊合構(gòu)件裂縫寬度可靠度分析*

蔡 斌 袁艷慧

(吉林建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130118)

鋼筋混凝土疊合結(jié)構(gòu)是在預(yù)制構(gòu)件上加澆一層現(xiàn)澆混凝土而形成的一種裝配整體式結(jié)構(gòu).鋼筋混凝土疊合構(gòu)件兼具預(yù)制裝配和整體現(xiàn)澆的特點(diǎn)，也適用于既有結(jié)構(gòu)的加固[1].這種結(jié)構(gòu)具有節(jié)省材料、抗震性能好、整體性好、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到各國(guó)工程師的重視，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，是一種有前途的結(jié)構(gòu)形式，大力研究與發(fā)展這類結(jié)構(gòu)是當(dāng)前國(guó)際上的一個(gè)重要趨勢(shì).其中，鋼筋混凝土疊合梁的承載力計(jì)算已經(jīng)寫入規(guī)范，但是裂縫寬度的可靠度計(jì)算方法還沒有給出.本文提出基于國(guó)標(biāo)GB50010-2010正常使用極限狀態(tài)下，鋼筋混凝土疊合梁裂縫寬度的可靠度計(jì)算方法.

1 失效概率函數(shù)的構(gòu)造

設(shè)功能函數(shù)為：Z=g(X1，X2，…，Xn)

用可靠度指標(biāo)表示結(jié)構(gòu)的失效概率為[2]：pf=Φ(-β)

式中，Φ(·)表示服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的分布函數(shù).

2 統(tǒng)計(jì)參數(shù)的確定及鋼筋混凝土疊合梁裂縫計(jì)算

假設(shè)鋼筋混凝土梁的環(huán)境類別為一級(jí)，根據(jù)混凝土規(guī)范裂縫寬度允許值為[3]wlim=0.3mm，各個(gè)隨機(jī)變量的均值和變異系數(shù)見表1，具體參數(shù)取值根據(jù)文獻(xiàn)[4]得到.

表1 輸入變量的統(tǒng)計(jì)分布特性

3 算例

本文計(jì)算鋼筋混凝土疊合梁裂縫寬度可靠度指標(biāo)，鋼筋混凝土規(guī)范GB50010-2010規(guī)定裂縫寬度允許值為0.3mm，其基本隨機(jī)變量取值見表1.根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010可得鋼筋混凝土疊合梁裂縫寬度計(jì)算公式如下：

本算例采用混凝土強(qiáng)度取值C30，保護(hù)層厚度c=25mm，受拉鋼筋直徑為22mm，梁截面高度取值700mm，預(yù)制梁高500mm.

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》建立極限狀態(tài)方程：

最后經(jīng)過公式(10)通過可靠度計(jì)算方法JC法，計(jì)算出鋼筋混凝土疊合梁裂縫寬度對(duì)應(yīng)的可靠度指標(biāo)為β=1.5，可靠度為0.933 2，失效概率Pf=0.066 8.

4 結(jié)論

通過可靠度計(jì)算基本方法JC法，可以計(jì)算出鋼筋混凝土疊合梁裂縫可靠度指標(biāo).依照規(guī)范(50010-2010)進(jìn)行設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土疊合梁環(huán)境類別為一級(jí)的裂縫寬度可靠度指標(biāo)為1.5，失效概率為6.68%，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)不可逆正常使用極限狀態(tài)的可靠度指標(biāo)1.5相符，鋼筋混凝土疊合梁裂縫寬度可靠性較高，可以達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn).

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 國(guó)振喜.簡(jiǎn)明鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算手冊(cè)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2] 中華人民共和國(guó)住建部.工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB50153—2008)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[3] 中華人民共和國(guó)住建部.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010—2010)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[4] 沈在康.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新規(guī)范應(yīng)用講評(píng)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1993：17-34.