【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于结构可靠度分析领域，涉及一种基于mc法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法。
技术介绍
1、依据现行《工程结构可靠性设计统一标准》不考虑结构承载力随时间的衰减，基于极限状态设计原则计算结构当前时刻的可靠度指标，可能会高估结构的可靠性，不利于对其进行安全性能评估。为了考虑结构抗力的时变效应，mori和ellingwood于1993年提出了“时变可靠度”理论，将时变抗力表示为初始抗力r0和抗力衰减函数g(t)的乘积。假设某结构已服役t1时长(0<t1<t)，若要评估后继服役期(t1,t)的可靠度，首先要给出在t1时刻的抗力r1的分布。验证荷载实验是评估结构当前承载力的有效方式之一，通过该实验可快速得出结构当前承载力的pdf fr1(r)。然而，通过验证荷载实验仅意味着结构在t1时刻承载力的下限，而荷载自身具有较大的随机性，且荷载相关性决定了对t1时刻抗力的验证效果。
2、在综合考虑工程结构抗力参数随时间劣化的基础上，有学者给出了现有结构构件抗力衰减的数学模型：
3、rp(t)＝r[fci(t),ai(t),ksi(t)]
4、该模型考虑了材料特性和几何参数的时变效应、钢筋和混凝土之间粘结力退化对协同工作性能影响的时变效应；将抗力视为非平稳随机过程，假定其服从对数正态分布。该模型有以下几点不足：①未考虑一些关键因素，如混凝土保护层厚度c、钢筋开始锈蚀时间ti、混凝土保护层锈胀开裂时间tcr及其相关量等的时变效应；②抗力随机过程的概率分布是根据经验假定的，未考虑其自变
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于mc法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于mc法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，包括以下步骤：
4、s1：将混凝土保护层厚度c和混凝土抗压强度fc均作为随时间变化的随机过程c(t)和fc(t)；基于蒙特卡洛原理，根据c(t)和fc(t)已知的概率模型生成一定数量的样本；
5、s2：根据相应计算模型，碳化残量x0和开裂时钢筋锈蚀深度δcr作为c的函数，混凝土保护层开裂前钢筋锈蚀速度λe1作为c和fc的函数，碳化残量x0、混凝土保护层开裂前钢筋锈蚀速度λe1、开裂时钢筋锈蚀深度δcr均分别视作随机过程x0(t)、λe1(t)、δcr(t)；
6、s3：根据计算模型和c(t)、fc(t)已知的统计特征值得到钢筋开始锈蚀时间ti(t)的值，并对碳化残量x0(t)、混凝土保护层开裂前钢筋锈蚀速度λe1(t)、开裂时钢筋锈蚀深度δcr(t)的统计特征值进行修正；基于蒙特卡洛原理，通过计算模型和c(t)、fc(t)的样本值得到x0(t)、λe1(t)、δcr(t)的对应样本值，采用分布拟合工具对样本值进行拟合和假设检验，确定x0(t)、λe1(t)、
7、δcr(t)满足的概率分布，从而建立随机过程x0(t)、λe1(t)、δcr(t)的概率模型；
8、s4：根据相应计算模型，锈胀开裂前钢筋锈蚀深度δe1作为λe1的函数，混凝土保护层锈胀开裂时间tcr作为δcr和λe1函数，锈胀开裂前钢筋锈蚀深度δe1和混凝土保护层锈胀开裂时间tcr均分别视作随机过程δe1(t)和tcr(t)；
9、s5：根据计算模型、ti(t)的值、δcr(t)和λe1(t)的统计特征值对锈胀开裂前钢筋锈蚀深度δe1(t)和混凝土保护层锈胀开裂时间tcr(t)的统计特征值进行修正；基于蒙特卡洛原理，通过计算模型、ti(t)的值、δcr(t)和λe1(t)的样本值得到δe1(t)和tcr(t)的对应样本值，采用分布拟合工具对样本值进行拟合和假设检验，确定δe1(t)和tcr(t)满足的概率分布，从而建立随机过程δe1(t)和tcr(t)的概率模型；
10、s6：根据相应计算模型，锈胀开裂后钢筋锈蚀深度δe2作为δcr、λe1和tcr的函数，锈胀开裂后钢筋锈蚀深度δe2视作随机过程δe2(t)；
11、s7：根据计算模型、δcr(t)、λe1(t)和tcr(t)的统计特征值对锈胀开裂后钢筋锈蚀深度δe2(t)的统计特征值进行修正；基于蒙特卡洛原理，通过计算模型和δcr(t)、λe1(t)、tcr(t)的样本值得到δe2(t)的对应样本值，采用分布拟合工具对样本值进行拟合和假设检验，确定δe2(t)满足的概率分布，从而建立随机过程δe2(t)的概率模型；
12、s8：根据相应计算模型，锈蚀钢筋协同工作系数ksi作为δe1、δe2和δcr的函数，钢筋锈蚀截面损失率ηs作为δe1和δe2的函数，锈蚀钢筋协同工作系数ksi和钢筋锈蚀截面损失率ηs均分别视作随机过程ksi(t)和ηs(t)；
13、s9：根据计算模型、δe1(t)、δe2(t)和δcr(t)的统计特征值对锈蚀钢筋协同工作系数ksi(t)和钢筋锈蚀截面损失率ηs(t)的统计特征值进行修正；基于蒙特卡洛原理，通过计算模型、δe1(t)、δe2(t)和δcr(t)的样本值得到ksi(t)和ηs(t)的对应样本值，采用分布拟合工具对样本值进行拟合和假设检验，确定ksi(t)和ηs(t)满足的概率分布，从而建立随机过程ksi(t)和ηs(t)的概率模型；
14、s10：根据相应计算模型，锈蚀钢筋屈服强度fys和钢筋屈服强度折减系数asi作为ηs的函数，锈蚀钢筋屈服强度fys和钢筋屈服强度折减系数asi均分别视作随机过程fys(t)和asi(t)；
15、s11：根据计算模型和ηs(t)的统计特征值对锈蚀钢筋屈服强度fys(t)和钢筋屈服强度折减系数asi(t)的统计特征值进行修正；基于蒙特卡洛原理，通过计算模型、ηs(t)的样本值得到fys(t)和asi(t)的对应样本值，采用分布拟合工具对样本值进行拟合和假设检验，确定fys(t)和asi(t)满足的概率分布，从而建立随机过程fys(t)和asi(t)的概率模型；
16、s12：根据相应计算模型，受拉钢筋等效截面面积ase作为ksi和asi的函数，受拉钢筋等效截面面积ase视作随机过程ase(t)；
17、s13：根据计算模型、ksi(t)和asi(t)的统计特征值对受拉钢筋等效截面面积ase(t)的统计特征值进行修正；基于蒙特卡洛原理，通过计算模型、ksi(t)和asi(t)的样本值得到ase(t)的对应样本值，采用分布拟合工具对样本值进行拟合和假设检验，确定ase(t)满足的概率分布，从而建立随机过程ase(t)的概率模型；
18、s14：根据相应计算模型，锈蚀钢筋屈服拉力fy作为fys和ase的函数，锈蚀钢筋屈服拉力fy视作随机过程本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于MC法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于MC法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：步骤S1中，将混凝土保护层厚度c作为随时间变化的随机过程考虑，即c(t)，其统计特征值为(μc(t),σc(t))，混凝土保护层厚度服从正态或对数正态分布；基于蒙特卡洛原理，通过相应的数值模拟工具对随机过程c(t)基于其已知的统计特征值和概率分布，生成一定数量的样本{c1(t),c2(t),…,cn(t)}；
3.根据权利要求2所述的基于MC法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：步骤S3中，根据钢筋开始锈蚀时间的计算公式：
4.根据权利要求3所述的基于MC法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：步骤S4～S5中，混凝土保护层锈胀开裂前钢筋锈蚀深度δe1、混凝土保护层锈胀开裂时间tcr计算公式如下：
5.根据权利要求4所述的基于MC法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：步骤S5中，锈胀开裂前
6.根据权利要求5所述的基于MC法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：步骤S6～S7中，混凝土保护层锈胀开裂后钢筋锈蚀深度δe2：
7.根据权利要求6所述的基于MC法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：步骤S8～S9中，协同工作系数ksi和钢筋锈蚀截面损失率ηs，由钢筋锈蚀深度求得：
8.根据权利要求7所述的基于MC法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：步骤S10～S11中，锈蚀钢筋屈服强度fys表示为：
9.根据权利要求8所述的基于MC法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：步骤S12～S13中，受拉钢筋等效截面面积Ase和锈蚀钢筋屈服拉力Fy计算公式如下：
10.根据权利要求9所述的基于MC法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：步骤S16～S17中，钢筋混凝土受弯构件承载力Rp计算模型为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于mc法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于mc法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：步骤s1中，将混凝土保护层厚度c作为随时间变化的随机过程考虑，即c(t)，其统计特征值为(μc(t),σc(t))，混凝土保护层厚度服从正态或对数正态分布；基于蒙特卡洛原理，通过相应的数值模拟工具对随机过程c(t)基于其已知的统计特征值和概率分布，生成一定数量的样本{c1(t),c2(t),…,cn(t)}；
3.根据权利要求2所述的基于mc法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：步骤s3中，根据钢筋开始锈蚀时间的计算公式：
4.根据权利要求3所述的基于mc法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化方法，其特征在于：步骤s4～s5中，混凝土保护层锈胀开裂前钢筋锈蚀深度δe1、混凝土保护层锈胀开裂时间tcr计算公式如下：
5.根据权利要求4所述的基于mc法的钢筋混凝土受弯构件承载力时变概率模型化...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈忆前，牛松山，潘飞，谢皓宇，毛宇欣，刘洋，
申请(专利权)人：招商局重庆交通科研设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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