1 Güvenilirlik teorisi

Yapısal güvenilirlik araştırmasının ana yöntemi, birinci düzey ikinci an yöntemi ve Monte Carlo sayısal simülasyon yönteminin kombinasyonudur. Bu sadece yapısal güvenilirlik analizinde matematiksel hesaplama sorununu çözmüyor, aynı zamanda sınır durumu denkleminin karmaşıklığını da göz önünde bulundurmaya gerek yoktur. Tek dezavantaj, büyük miktarda hesaplama mühendisliğidir, ancak bilgisayar teknolojisinin hızlı gelişimi ile, izin verilen doğrulukta hala hesaplama gereksinimlerini karşılayabilir.

X= (X1, X2,... Xn) bir yapının temel rastgele değişkenidir ve olasılık yoğunluğu fonksiyonu f (x). Bir yapının bir bileşeninin arıza fonksiyonu için, fonksiyon fonksiyonu Z = g (X) olarak ifade edilebilir. Güvenilirlik analizinin temel teorisine göre, Z0 olduğunda, yapı yük etkisinden daha büyük bir direnç durumundadır.

2. FRP tarafından güçlendirilmiş köprü özellikleri

FRP, belirli bir oranda lif malzemesi ve matris malzemesinden oluşan ve belirli bir sürece uygun yeni bir yüksek performanslı malzemedir. Ana özellikleri şunlardır:

 (1) FRP çubuklarının çekme mukavemeti sıradan çelik çubuklardan çok daha yüksektir ve yüksek mukavemetli çelik iplerine yakındır.

 (2) FRP çubuklarının yoğunluğu çok küçüktür, bu da uzun süreli yapıların tasarımına ve inşaatına katkıda bulunur.

 (3) FRP mükemmel korozyon direncine sahiptir ve uzun süre asit, alkali, tuz ve nem ortamlarda kullanılabilir.

 (4) FRP çubuklarının yorgunluk direnci de mükemmeldir, bu da güçlendirme çubuklarından açıkça daha yüksektir.

 (5) FRP çubukları iyi elastik özelliklere sahiptir ve gerilim-gerilim eğrileri doğrusal elastikliğe yakındır. Şu anda, birçok FRP ürünü hızlandırılmış yaşlanma testi yoluyla ömür beklentilerinin 50 yıldan fazla olduğunu kanıtlamaktadır.

3. Genel köprü yapılarının direnç zayıflama modeli

Mevcut köprü yapıları için, karbonasyon nedeniyle betonun güç bozulmasını ve kimyasal reaksiyon nedeniyle takviye çürümesinin gücünü göz önüne alıyoruz. Zamanla değişen rastgele değişken parametrelerin yasasını göz önünde bulundururken, direnç zamanla beton karbonasyon hasarı ve klorür iyon erozyonu olarak değişir. Genel olarak, bir yapının direnci, hesaplama kolaylığı için istikrarlanması gereken sabit olmayan bir stokastik süreçtir, sonra direnci R (t) şu şekilde ifade edilebilir:

R (t) = R (t) R0 (t)

4. FRP ile güçlendirilmiş köprülerin güvenilirlik analizi

Mevcut köprülerin direnci esas olarak iki parçadan oluşur.

Birincisi, takviye öncesi kalan dirençtir.

İkisi de bakım ve takviye sonrası artan dirençtir.

Sonra, takviye sonrası direnç ve takviye öncesi direnç arasında bir korelasyon olmadığını varsayarsak, takviye sonrası nihai durum denklemi şudur:

Z = Ra + ΔR-SG-SQ = 0 (12)

Formülde, Ra kalan dirençtir, _R, güçlendikten sonra artan direncin parçasıdır, SG ölü yük etkisidir, SQ canlı yük etkisidir.

Dış lif kumaşla güçlendirilen köprü yapısının artan direncini hesaplamak için, levhanın mukavemeti, elastik modülü ve gerginlik parametreleri hesaplanmalıdır. Bunu temsil etmek için rastgele değişkenler kullanabiliriz:

KP = Rs/Rj (13) için

Bunlar arasında, Rs, deneye göre ölçülebilen direncin gerçek değeridir; Rj, kodda belirtilen direnç değeridir ve hesaplamada boyut etkisi ve malzeme parametresi değişikliklerini dikkate alan gerçek değerdir. Köprüdeki araç yükünün zamanla değişmeyeceğine dikkat edilmelidir.

5. Hesaplama örneği

Esme güvenilirliği analizi için 8 m genişliği, 0.1M flanç kalınlığı, 1.5m flanç genişliği, 0.7m kiriş yüksekliği, 0.2m kaburga genişliği, 1 sınıf tasarım otomobil yükü, 4 şerit, HRB335 çelik çubuk mukavemeti ve 0.45 otomobil darbe katsayısı olan demirbeton köprü seçilir. Araştırmaya göre köprünün özel parametreleri şunlardır:

 (1) Kiretinin direnç momenti (R0) lognormal dağılımına itaat eder ve ortalama ve standart sapması sırasıyla mu R0 = 2669.35 kN. m, _R0 = 363.57 kN. M.

 (2) Sabit yük G'ye maruz kalan kiristin orta aralık momenti SG normal dağılıma itaat eder ve ortalama ve standart sapması sırasıyla mu SG = 763.49 kN m ve_SG = 32.91 kN M'dir.

Güvenilirlik hesaplama sürecinde, bükme sınır durumu denklemi Z = R-SG-SQ. Uzman değerlendirmesine göre, köprünün bozulması orta bozulma tipine aittir ve direnç zayıflama katsayısı R (t) = 1-k1t + k2t2 = 1-0.005t.

Hesaplama sonuçlarının analizine göre, hizmet ömrünün uzatılmasıyla birlikte, yapının arıza olasılığı da artmaktadır, güvenilirliği azalmaya devam edecek ve arıza olasılığının büyüme oranı artmaktadır, bu da gerçek projeyle tutarlı.

Tarafından LU Hong Wu