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既有混凝土梁桥加宽改造的时变可靠度分析

迄今国内外对既有桥梁的可靠性分析进行了广泛研究。贡金鑫等[1]提出一种抗力随时间变化的时变可靠度模型,计算过程简便。田浩等[2]基于FORTRAN平台根据响应面法理论建立了新的可靠性指标分析方法,并对某桥在劣化环境作用下构件力学性能演变过程进行了分析。金浩等[3]基于蒙特卡洛理论研究了既有桥梁在4种不同加固改造方案下的可靠度。王磊等[4]针对目前桥梁可靠性评估样本少的问题建立了小样本下的可靠性指标评估方法,并以某装配式桥为例详细分析该方法具体评估过程,通过评估结果发现,钢筋锈蚀率及混凝土强度损失率对可靠度评估的影响最为明显。林辉等[5]根据验算点法理论,基于MATLAB平台对某钢筋混凝土桥的时变可靠度进行了分析,发现桥梁在整个服役期中,中期下降幅度最为缓慢,同时混凝土的开裂对桥梁可靠度影响明显。

既有桥梁桥宽不满足交通量要求时往往进行加宽,即在其一侧或两侧新建桥梁并与既有桥梁连成整体共同受力。学术界对其加宽改造前后结构的可靠性分析理论尚未建立起完善的体系。鉴于加宽前后新旧桥梁在劣化环境下刚度退化不一致对横向分布系数的影响,本文建立了既有桥梁加宽改造后结构时变可靠度分析模型,并以一座预应力混凝土梁桥加宽改造项目为例,分析了既有桥梁加宽后新、旧桥刚度劣化不同步对结构时变可靠度的影响。

《降E大调第三“英雄”交响曲》是贝多芬成熟时期的代表作品,在这部作品中,贝多芬首次将葬礼进行曲运用到交响曲的创作中,在美学趣味上,《第四首》与《第五首》形成了强烈的对比。贝多芬具有标题倾向的交响曲作品是他的《F大调第六“田园”交响曲》,给浪漫主义作曲家带来了一定的影响,这部作品将四个乐章改为五个乐章。

桥梁在设计计算中必须考虑多种荷载作用,其中的恒载和活载产生的作用已取得完善统计资料[6-7]。车辆荷载冲击系数和横向分布系数的统计资料参考了美国相关标准的研究结果[8-9]

1 钢筋混凝土构件劣化模型

在自然环境作用下混凝土构件保护层碳化可导致桥梁梁板内钢筋发生锈蚀,进而对构件的各种力学性能产生影响。本节结合以往对混凝土碳化以及钢筋锈蚀的研究成果,建立在劣化环境作用下的计算模型。

1.1 钢筋开始锈蚀模型

混凝土的抗压强度是混凝土综合质量的反映,其与混凝土的抗碳化能力具有密切关系。文献[10]将其作为反映混凝土碳化深度的主要参数,并考虑环境影响因子对碳化深度的影响,结合以往试验和工程案例建立起计算碳化深度的半经验半理论公式[10]:

(1)

式中:x为该钢筋开始锈蚀模型下混凝土发生碳化预测深度值,mm;kmc为该模型不定性系数,服从N(0.996,0.355)正态分布;fcuk为混凝土立方体抗压强度试验标准值,MPa;kj为钢筋碳化部位修正系数;kCO2为二氧化碳浓度影响系数;kp为浇筑面修正系数,对浇筑面取1.3,非浇筑面取1.0;ks为混凝土应力影响修正系数,受拉时一般取1.2,受压时一般取1.0;T为自然环境的年温度统计均值,℃;RH为自然环境下的年相对湿度统计均值,%;t1为暴露时间,年。

实际工程检测发现,碳化深度是否达到钢筋表面并不能完全决定钢筋是否锈蚀。徐善华等[11]对大量碳化试验数据和工程实测结果拟合获得钢筋开始锈蚀时表面到碳化位置最近距离预测模型,并将该距离参数定义为碳化残量。

x0=4.86(-RH2+1.5RH-0.45)(c-5)×

(ln fck -2.3)

(2)

式中:x0为碳化残量; fck为混凝土抗压强度标准值;c为保护层厚度。

高通量捕获测序提示CLCNKB基因c.1389delA纯合突变。Sanger测序验证父亲携带该位点杂合突变,而母亲未发现该位点突变(图1)。MLPA检测证实先证者与母亲均存在CLCNKB基因1-18号外显子杂合缺失(图2),先证者父亲无片段缺失。明确先证者致病突变及父母来源后分别采用Sanger测序与MLPA检测羊水胎儿DNA,发现胎儿基因型与先证者一致。

基于对碳化残量影响的考虑,钢筋表面开始发生锈蚀时间tini和碳化系数k之间的关系式为

tini=(c-x0)/k

(3)针对单独抗-HBc阳性,而抗-HBs、HBsAg阴性人群,建议在注射1剂次乙型肝炎疫苗1月后复查 如抗-HBs,如抗-HBs滴度小于 100 IU/mL,则需按照 0、1、2、6 个月 4 次方法接种乙型肝炎疫苗。

(3)

1.2 钢筋锈蚀速率模型

徐善华等采用钢筋快速腐蚀的方法,并结合现场实测结果,拟合出保护层开裂前钢筋锈蚀速率与钢筋锈蚀深度、环境修正系数等变量之间的关系[11]

式中:λc1λc2分别为混凝土保护层碳化开裂前、后钢筋锈蚀的速率,mm/年;kR为环境修正系数,潮湿地区取3.0~4.0,干燥地区取1.0~2.0; fcu为混凝土立方体抗压强度设计值。

当构件保护层开裂前,根据现场实测结果拟合出锈蚀深度δc1(t)的预测模型为

δc1(t)=λc1(t-tini)

(6)

构件保护层开裂后,自然因素的作用会加快钢筋锈蚀,根据大量实测结果,此时的锈蚀深度δc2(t)的预测模型为

随着经济的发展和社会的进步,需深入供给侧方面的改革,其主要内容就是利用改革对供给结构进行调整,提高质量和效率,减少无效供给,使供给结构更为合理、灵活和高效。在这样的倡导之下,高职院校旅游管理专业也有必要对人才结构进行合理的优化,提升旅游管理毕业生的就业能力,为毕业生的职业发展和我国社会经济的稳定贡献力量。

δc2(t)=δcr+λc2(t-tcr)

(7)

式中:δcr混凝土膨胀开裂时钢筋锈蚀的深度;t为结构的运营使用时间;tcr为混凝土膨胀开裂时间。

模型的均值系数为0.8,方差为0.6[11]

教育者必先受教育,不但要学业务知识、科学文化知识,还要学政治知识、实践知识、学生所学专业的课程知识等等,不断地丰富和提高自身水平。在医学院校,至少我们要懂基本的医学常识,要了解学生专业的基础和发展方向,这样才能做好学生的指导者和引路人。学习最好的方法就是进课堂和学生一起学习、相互探讨,只有这样辅导员才能消除学生对专业知识的困惑,才能回答出学生对医学方面提出的问题。这可以增强学生对辅导员的信赖感,同样也是全面了解观察学生的有效途径。

1.3 锈蚀梁承载能力计算

牛荻涛[10]考虑到钢筋锈蚀对钢筋与混凝土界面黏结性能具体影响尚未完全弄清楚,因此引入协同工作系数对正常钢筋混凝土受弯构件承载能力计算公式进行改进,建立了针对锈蚀钢筋的计算模型:

式中:Msu为钢筋在保护层碳化后发生锈蚀后梁板的正截面受弯承载能力; fc为混凝土轴心抗压强度;b截面宽度;h0截面有效高度; fy为钢筋的屈服强度;Ase为钢筋的等效受拉面积。

(10)

式中:Asi为对应钢筋的截面面积设计值;ksi为对应钢筋与混凝土协同工作系数;αsi为钢筋锈蚀后对应钢筋的抗拉强度折减系数,其值为

式中:ηsi为锈蚀钢筋的截面损失率。

本文考察监管部门实行分类监管对村镇银行二元绩效的作用影响。研究发现,分类监管对于村镇银行二元绩效的影响并非简单的促进或抑制作用。从财务绩效来说,分类监管有助于提高村镇银行的预期收益率,但是对预期收益的影响还要考虑时间的因素。在短期来看,村镇银行预期收益的变化程度取决于分类监管制度下产生的正负效应大小。从长期来看,分类监管有助于提高村镇银行整体的预期收益水平。从社会绩效来说,分类监管有助于扩宽村镇银行服务“三农”的覆盖广度,但并不一定能够加深服务的覆盖深度。

模型不定性系数服从N(0.996,0.099 7)的正态分布。

1.4 刚度计算

文献[12]通过对钢筋锈蚀的钢筋混凝土梁进行加载,发现钢筋锈蚀对主梁等效截面抗弯刚度会产生明显影响,并根据试验数据建立了钢筋锈蚀率ηs对截面开裂刚度Bs影响关系,具体模型如下

Bs=αB

(12)

式中:B为开裂截面的刚度值;α为钢筋混凝土构件保护层开裂截面刚度退化系数,其值为

(13)

式中:Mcr为钢筋混凝土构件界面开裂弯矩;Ms为其截面弯矩。

2 加宽后的时变可靠度分析

构件的时变可靠度指标β(Ts)指的是某一时间段[0,Ts]内的可靠度指标[13-15]。为获取[0,Ts]内的可靠度,将时间段[0,Ts]分为n个长度相同的微小时段ττ=Ts/n。当微段τ足够小时,可假设在微小时段τ内构件抗力R和荷载横向分布系数m为常数值,假设该常数等于对应微小时段的中值。将活载随机过程SQ在时间微段τ内的峰值记为SQi,则在[0,Ts]时间段内,钢筋混凝土构件的失效概率[14]

式中:SG为恒载效应;I为列车荷载冲击系数。

星雨说:“我小时候,每年四月,祖姑婆会用她的小马车带我去洛阳城里小住一段时间,品新茶,看牡丹。姚黄魏紫其实没什么好看,我特别喜欢去洛阳的旅行。由风凌渡过黄河,华山的险峰像一朵朵巨大的莲花开放在远处的原野边上,泾水渭河在更远的地方蜿蜒缓流,嵩山间曲折的山路,路边的松树春天里发出的气味真好闻。在龙门看那些石窟中面目慈悲的佛像,在少林寺山门外看和尚们练拳,一路上霜雪销尽,阳光照着树木发出新芽,翠翠的,路边是不知名的野花,布谷和杜鹃在山林深处啼叫,野猪与鹿被惊吓得乱跑,有时候拉着马车的两匹马都会停下来,吸着山谷里爽利的空气,听成百上千的鸟合唱。”

式(14)为相对于ti时段的串联可靠度问题,假定相互独立,采用Stevnson-Moses算法[16]求解。

3 算例分析

3.1 概述

注:1号—8号为原桥主梁结构、9号—14号为加宽主梁结构
图1 加宽前后横截面(单位:cm)

某钢筋混凝土简支板桥(如图1所示)采用装配式施工工艺,由8块钢筋混凝土预制空心梁板拼接而成,主跨全长16 m。原桥根据1989年颁布实施的JTJ 021—1989《公路桥涵设计通用规范》进行设计。汽车荷载等级:汽车超20级,挂120级,采用C30混凝土,构件保护层厚度30 mm,运营期已近20年。该桥加宽改造部分,采用C50级混凝土,后张法浇筑空心预制梁,预应力钢筋束保护层厚度根据规范设为 62 mm。该桥所处地区年温度统计平均值通常情况下为21.9 ℃,年相对湿度统计平均值通常情况下为77%。

当前,很多领导干部受教育经历、工作阅历的限制,没有机会受到传统文化知识的熏染,那就要通过党校教育补上传统文化的一课。党校应在教学培训中坚守中华民族的文化基因与精神命脉,让党员领导干部在系统学习掌握马克思主义基本理论的同时,全方位了解中华优秀传统文化,汲取其中的思想精华,提高领导干部的文化底蕴,提升领导干部的胸怀格局,增强领导干部的文化自信。

3.2 承载能力劣化

图2(a)为旧桥中梁抗弯承载能力均值随时间变化。可以看到,运营期40年为旧桥承载能力变化的一个分界点,该点前变化幅度基本不大,承载能力基本完整,但是服役超过40年承载能力开始出现明显退化,呈现下降趋势。旧桥中梁承载能力均值在设计使用年限100年内由 2 234.9 kN·m 下降到 2 066.7 kN·m,其中在40~100年时间段下降最为明显,下降幅度为8.5%。图2(b)为旧桥中梁抗弯承载能力标准差,在服役前40年,承载能力标准差为 318.9 kN·m,一直保持不变,服役40年后,抗弯承载能力标准差逐渐增大,到服役期100年时,增长至 386.7 kN·m,增长幅度为21.3%。可见,钢筋发生锈蚀后中梁的抗弯承载能力均值明显下降而标准差显著上升。

图2 旧桥中梁抗弯承载能力均值和标准差

3.3 加宽后刚度与横向分布系数变化

图3(a)中所示为不同梁号的主梁在加宽改造前后各主梁的横向分布系数变化趋势对比。可以看出,旧桥各梁均较改造前有所降低,其中距离新桥越近降低越明显。在劣化环境的作用下,混凝土碳化造成构件内部钢筋锈蚀,进而会引起梁开裂截面等效刚度发生变化,选择旧桥典型位置中梁的等效刚度进行统计,获得平均值如图3(b)所示。

图3 主梁加宽改造横向分布系数和等效刚度均值变化

从图3(b)可以看出,运营期在25年内时,旧桥梁的刚度变化并不明显,一直维持在1.29×106 kN·m左右,第40年旧桥截面等效刚度均值下降为1.27×106 kN·m,之后等效刚度下降速度加快,当桥梁服役达到100年时,旧桥主梁等效刚度下降至0.99×106 kN·m,下降幅度达23.2%。对比图2(a)与图3(b) 可以发现,在钢筋锈蚀作用下主梁等效刚度均值下降幅度大于承载能力均值下降的幅度。

旧桥5号、6号、7号及8号梁的荷载横向分布系数均值在刚拼接完成时,4根主梁横向分布系数均值分别为0.354,0.255,0.243和0.239;服役80年后,分别下降为0.336,0.237,0.226和0.219;服役100年后进一步下降为0.323,0.224,0.214和0.202,下降幅度分别为8.31%,10.80%,12.41%和15.81%。加宽改造后的9号、10号、11号及12号梁的横向分布系数均值分别为0.250,0.260,0.267,0.284;加宽后65年,分别上升为0.270,0.272,0.275和0.286;加宽后85年,上升为0.295,0.285,0.286和0.288,上升幅度分别为18.5%,9.2%,7.1%和1.4%。由此可见:旧桥等效刚度下降与旧桥横向分布系数升降呈现明显正相关,而新桥横向分布系数则呈现出相反的态势。

尾水渠开挖总的施工程序是自上而下施工,先覆盖层,后石方无用料开挖,再进行石方有用料(用于堆石坝填筑)分层开挖。半河床半河岸段,逆水流方向分段开挖。分段长度约200m。各级开挖边坡形成之前完成相应高程的地表及生态放流的引排水施工。

改造前旧桥5号、6号、7号、8号主梁的荷载横向分布系数变异系数均在0.131附近,随着旧桥在环境中发生劣化后,旧桥横向分布系数变异系数呈逐渐增大趋势,加宽改造65年后,分别上升到0.167,0.174,0.179,0.203,加宽改造85年后,进一步上升至0.211,0.222,0.236,0.299。

1)树立资源为先的战略,千方百计打造稳定的低硫燃油资源供应渠道。低硫燃油资源的稳定供应直接关系到船舶在港口的合规运营,随着国际海事组织2020低硫政策临近,船供油公司传统的高硫燃油资源渠道将发生根本性变化,多年合作的供应商目录将出现很大变动。船供油公司不仅需要寻找新的低硫燃油供应商,还需要在信用政策、操作流程、风险管理以及商业模式等方面进行全面调整,务必要在1年内重新打造并优化供应渠道,时间非常紧张,任务非常艰巨。

加宽改造后新桥的荷载横向分布系数的变异系数在劣化环境作用下必然会逐渐增大,当主梁服役在40年以内时,变异系数变化并不明显时,各主梁均保持于0.129附近,随着旧桥服役超过40年,加宽部分变异系数均明显上升,新桥横向分布系数的变异系数变化趋势基本与旧桥变化一致,加宽后65年分别上升到0.200,0.156,0.147,0.131;加宽后85年进一步上升为0.288,0.187,0.173,0.136。

3.4 时变可靠度指标

选取加宽后旧桥典型位置1号梁和8号梁,在3种不同工况下,考虑加宽时旧桥1号和8号梁的可靠度指标明显高于未加宽时。以1号梁为例,服役100年时考虑加宽工况下刚度不同步劣化的工况为3.18,而不考虑加宽工况下为3.13,提高了0.05。加宽后是否考虑刚度劣化不同步问题也影响可靠度指标的准确获取。对1号梁和8号梁对比分析发现,旧桥加宽前后的可靠度指标增幅明显不同,8号梁增幅明显高于1号梁,进一步分析发现,2号至7号梁增幅明显存在上升趋势,并在1号和8号梁之间,因此可以得出:加宽可以提高旧桥各主梁时变可靠度指标,其中距新旧桥拼接缝距离越近提高幅度越大。

图4为新桥典型位置梁可靠度指标。考虑新、旧桥刚度不同步劣化影响后,9号梁的时变可靠度指标由8.25下降到6.31,下降幅度为23.5%;14号梁的时变可靠度由8.27下降到8.24,下降幅度为3.6%。进一步研究发现:10号至13号梁时变可靠度指标下降幅度介于9号与14号梁之间,且依次减小。当新、旧桥刚度发生不同步劣化后,旧桥主梁的时变可靠度指标小幅上升,上升幅度小于新桥下降的幅度,这是因为旧桥的横向分布系数均值下降造成旧桥时变可靠度指标略有增加,但同时旧桥横向分布系数标准差上升会造成旧桥时变可靠度指标下降,两者效应有所抵消,而对新桥,其横向分布系数的均值和标准差均上升,两者均引起新桥主梁可靠度指标下降且两者效应叠加。

例如,教师在幼儿教育中的工作内容不同,因此分工和责任也会有所区别,这一性质便决定了我们对各个教师不同的管理标准。在实际当中,我们要严格要求每一类教师将工作和责任明确到位,做到各尽其责。如教师自身该有的专业教育水准要时时进行考核和提升,该有的专业知识要严格进行标准化要求,该有的才艺技能也要时时进行补充和提高,从而促使教师能够在幼儿心目中成为一个合格的标杆人物,时时刻刻以自己的行为和魅力影响着幼儿的行为举止和思维习惯等,从而使幼儿园教育为幼儿的发展做出正确的引导。

图4 新桥典型位置梁可靠度指标

4 结论

1)加宽改造有效减小了原桥各主梁的横向分布系数,在新旧桥拼接缝附近减小幅度最大,同时原桥的时变可靠度也有所提高,提高幅度与距拼接缝距离具有密切关系。

2)加宽后新旧桥性能劣化并不同步,既有桥梁的劣化要先于新桥且劣化程度比新桥严重。新、旧桥的不同步劣化引起原桥荷载横向分布系数的均值降低,标准差上升,进而引起新桥荷载横向分布系数均值和标准差均增大。

3)加宽改造后由于刚度劣化不同步影响,旧桥的时变可靠度升高的幅度小于新桥的降低幅度。

参考文献

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