淺談極限狀態(tài)下梁式受彎構(gòu)件的可靠度

□孫 虎

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710300)

淺談極限狀態(tài)下梁式受彎構(gòu)件的可靠度

□孫 虎

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710300)

結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計中，基于正常使用極限狀態(tài)下的可靠度研究，由于涉及到較多的隨機變量，計算難度較大且模型較為復(fù)雜，所以對于這一方面的研究仍是值得深入探索的重要課題[1]。本文對正常使用極限狀態(tài)下梁式受彎構(gòu)件的可靠度的研究背景與意義進行綜述。

極限狀態(tài)；受彎構(gòu)件；可靠度；背景

1 研究背景

民用建筑結(jié)構(gòu)、以及用于工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施等，不但會影響民生的發(fā)展，同時也會影響到國家發(fā)展的進程。與其他工藝產(chǎn)物相比，土木工程建造物存在不同的特點：首先是費用較為高昂，根據(jù)建造結(jié)構(gòu)類型的不同，其費用可能會從上億元到上千億元不等；其次是受結(jié)構(gòu)的重要性等影響，其使用周期從10年到上百年不等。工程結(jié)構(gòu)是否安全關(guān)系著諸多方面，不僅對工、農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)有著重要的影響，還直接關(guān)系到人的生命安全。當(dāng)一些建筑物具有重要的紀(jì)念及歷史意義時，對其可靠性以及外觀美學(xué)等方面的要求會更高。

土木工程結(jié)構(gòu)是工、農(nóng)業(yè)的安全生產(chǎn)與國家經(jīng)濟發(fā)展之間的有力聯(lián)系，與地域、政治、經(jīng)濟等密切相關(guān)，是受眾多因素相互影響的系統(tǒng)性工程問題。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件可靠性的保證需要多方面的考慮，結(jié)構(gòu)材料的各種性能，作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的力學(xué)特性，用于分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法及結(jié)構(gòu)的破壞機理都需要有一定的基礎(chǔ)研究，另外，對結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工還需要達到規(guī)定的要求以及正常使用的要求，如對結(jié)構(gòu)的布置合理規(guī)劃，嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)程建造結(jié)構(gòu)，正常使用結(jié)構(gòu)并進行維護。然而，諸如隨機性、模糊性及知識的不完善性，這些不確定性因素的存在對結(jié)構(gòu)可靠性具有一定的影響，因此合理的設(shè)計、嚴(yán)格的施工以及必要的使用知識可以從源頭上保證結(jié)構(gòu)的可靠性。

1963年以后，基于概率的安全度理論得到快速的發(fā)展，并逐步將理論研究應(yīng)用于工程實踐中，同時為設(shè)計規(guī)范所采用。上世紀(jì)70年代以后，工程領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)可靠度理論逐步以概率論和數(shù)理統(tǒng)計為基礎(chǔ)，世界各國均將其逐步發(fā)展到實用階段。加拿大、前聯(lián)邦德國、北歐五國、美國等都編制了相應(yīng)的規(guī)范或準(zhǔn)則。

直到上世紀(jì)70年代中期，我國才逐步開展在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)可靠度理論的研究和應(yīng)用工作，相比其他國家而言起步較晚，但通過專家、學(xué)者等進行大量的理論分析，以及實地采集數(shù)據(jù)等工作，結(jié)合我國工程實踐的經(jīng)驗，并借鑒國際的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我國于1992年正式頒布了適用全國的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。目前，在研究結(jié)構(gòu)可靠度理論的“量”與“質(zhì)”方面，我國專家學(xué)者所做的工作已經(jīng)超過了一些先進國家，這也讓我國結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的科學(xué)水平得以大幅提高。

隨著人們對材料性能和結(jié)構(gòu)破壞機理認識不斷加深，結(jié)構(gòu)設(shè)計方法也一直在不斷的改進發(fā)展，例如對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，已逐步發(fā)展為目前普遍接受的極限狀態(tài)設(shè)計法。在極限狀態(tài)設(shè)計法中，通常包含兩個方面，即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，作為衡量結(jié)構(gòu)在服役期間是否可靠的界限。比較極限狀態(tài)設(shè)計法中兩個方面的研究，基于現(xiàn)行規(guī)范的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的撓度可靠度研究還比較少。除了這一研究方向不能引起足夠的重視，還存在著實測資料不足，以及難以確定結(jié)構(gòu)失效準(zhǔn)則等原因。

2 研究意義

由于土工結(jié)構(gòu)的建造形式較多且具有較廣的應(yīng)用范圍，在我國大量建設(shè)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑及其他工程結(jié)構(gòu)中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)仍然在結(jié)構(gòu)建造形式中占有重要地位。在新型建筑材料不斷涌現(xiàn)的今天，不僅給工程結(jié)構(gòu)的建造帶來巨大的發(fā)展?jié)摿?，也會讓未來新型材料的?yīng)用給土工結(jié)構(gòu)帶來新的發(fā)展局面。但是完全可靠的建筑結(jié)構(gòu)是不存在的，由于各種原因?qū)е聲Y(jié)構(gòu)提前失效的情況，從而無法實現(xiàn)結(jié)構(gòu)預(yù)定的功能。由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計時產(chǎn)生的差錯，或作用在結(jié)構(gòu)上的荷載超過其承受范圍，以及使用的環(huán)境和條件發(fā)生變化，這些均會使結(jié)構(gòu)不能達到預(yù)期的功能。對于鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)亦是如此。

結(jié)束語

結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計中，基于正常使用極限狀態(tài)下的可靠度研究，由于涉及到較多的隨機變量，計算難度較大且模型較為復(fù)雜，所以對于這一方面的研究仍是值得深入探索的重要課題。目前，正常使用極限狀態(tài)下的鋼筋混凝土梁式構(gòu)件及組合梁構(gòu)件的可靠度，以及隨機變量對可靠指標(biāo)的靈敏度的研究還較少。因此，本文對在正常使用極限狀態(tài)下的梁式構(gòu)件的可靠度綜述。

[1]貢金鑫,仲偉秋,趙國藩.工程結(jié)構(gòu)可靠性基本理論的發(fā)展與應(yīng)用(1)[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,2002,04:2-9.

[2]GB50153-2008,工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[3]張明.結(jié)構(gòu)可靠度分析:方法與程序[M].北京:科學(xué)出版社,2009.

1004-7026（2017）17-0127-01

TU375

A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.17.083