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既有混凝土结构的可靠性评估和最优剩余寿命预测

梁国章  
【摘要】: 目前我国存在着大量的老旧房屋,这些建筑物在使用过程中,受到使用条件变化及环境侵蚀等因素的影响,结构的性能将逐渐退化,功能也将逐渐的降低。因此既有建筑物的可靠性评估及寿命预测的研究对于防止建筑物的倒塌事故的发生,保障人民生命财产的安全具有十分重要的意义,也为既有结构的维修加固决策提供科学依据。 本文在总结前人研究成果的基础上对既有混凝土结构的可靠性评估、结构剩余使用寿命的预测和维修加固方案的优化做了深入的研究,主要内容如下: (1)总结了混凝土结构可靠性的研究背景、意义和国内外发展现状。 (2)在层次分析法的基础上,引入可拓区间的思想。既有工程结构的可靠性评估多采用确定性的层次分析法,但无法反应评估指标的不确定性和模糊性,本文将影响钢筋混凝土结构可靠性评估的诸多因素条理化,清晰化,并在此基础上引入可拓区间,构造模糊一致判断矩阵,得出各层因素指标的权重区间,采用模糊综合评判经过多级模糊后得出模糊评估结果,利用模糊数学中的最大隶属度原则得到既有结构的评估等级,并对马鞍山钢铁公司第三轧钢厂的办公楼可靠性进行评估,结果表明引入可拓区间使对既有结构的可靠性评估更合理,更实用。 (3)在分析现有的结构性能劣化模型基础上,引入了直线--曲线劣化模型,即认为结构的劣化速率随时间是时刻变化的,并针对几种维修方案对结构剩余寿命的预测进行了研究。以马鞍山钢铁公司第三轧钢厂的办公楼为例,对其剩余寿命进行了预测,结果表明本文提出的直线--曲线型劣化模型更接近实际状况,是可靠的。 (4)针对建筑结构的剩余使用寿命预测,采用了既控制可靠度又控制经济因素的双控准则,并针对几种维修方案得到了既有结构的最优剩余寿命。利用matlab编程,在不同的维护间隔时间下,对马鞍山钢铁公司第三轧钢厂的办公楼的寿命进行了预测,得到了最优剩余使用寿命。


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