混凝土结构耐久寿命模糊生存分析.pdf

第 “卷 第期建筑结构 “ “年月 国家自然科学基金资助项目 （ ; 9 7 - / 5 9 2 , 6 / 0 , 2 . - 5 - . 2 0 7 / , 4 5 “ ; 9 7 - / 5 9；, 4 5 2 3 0 3 9 , 2 , 一、 概述 目前， 对于混凝土耐久性的研究主要集中于材料、 构件及结构三个层次的耐久性研究 ［］。材料层次的研 究较为深入， 构件与结构层次的耐久性研究已经开始， 主要研究目的在于解决新建结构的耐久性设计和已建 结构的耐久性评估问题。由于影响结构耐久性的因素 比较复杂， 相应的评估混凝土结构耐久性失效的准则 比较多， 评价结构耐久性的方法也很多 ［“］。在实际工 程中对同一种类别的结构或构件的制作精度远小于试 验试件的精度， 不可避免地会出现同一类构件耐久寿 命存在差异这种现象， 如何统计分析特定环境下同一 类结构或构件的耐久寿命、 如何反映特定环境下同一 类结构或构件耐久寿命的总体状况， 是宏观上把握结 构或构件耐久寿命的一个重要方面 ［，C］。另外， 在统计 分析的过程中， 一部分结构或构件已经达到耐久寿命， 而另一部分结构或构件却未能达到耐久寿命， 从而存 在删失数据， 即不完备样本， 传统的统计分析方法显然 已经不能很好地解决这一类问题。 生存分析法是近十几年来兴起的一门概率统计方 法 ［］， 它可以解决统计分析中经常遇到的样本不完备 问题， 能够增加统计结果的合理性， 并且已经成功地应 用于医学、 电子等行业。但是， 传统的生存分析法虽然 计入了删失数据的影响， 却没有考虑删失数据的状态 对于统计结果的贡献。针对混凝土结构自身的特点， 在耐久性生存分析中应当考虑 （） 混凝土结构所处的环境不同， 寿命的分布相差 较大。例如， 一般大气环境下与腐蚀环境中， 混凝土结 构的耐久寿命分布相差较大； 再如， 氯离子侵蚀与碳化 引起钢筋锈蚀的机理截然不同而导致寿命分布不同 等。因此在选取统计样本时应有目的地选择相同条件 下的个体。 （“） 根据混凝土结构使用的目的、 要求以及结构的 重要程度的不同， 结构达到耐久性极限的失效准则也 不一样。如在腐蚀环境下或结构重要性等级很高时不 允许混凝土结构出现顺筋裂缝， 一旦出现则认为结构 耐久性失效； 而在一般的大气环境下或结构重要性等 级较低时裂缝的宽度则可以放宽至 D 。在进行 统计调查时， 同一个样本中的每一个个体的耐久性极 限准则应该是一致的。 （） 钢筋混凝土结构的失效状态不同于人或电子 器件的失效状态， 后者只有两种状态 生存和失效， 而 前者在失效的确定方面存在一定的模糊性。在调查统 计过程中， 有些数据由于没有达到完全失效状态而成 为删失数据， 在传统生存分析法中没有考虑删失数据 的状态对于整个统计结果的影响， 而实际上这种影响 是显著的。 本文在利用生存函数乘积限方法分析钢筋混凝土 结构耐久寿命的同时， 结合混凝土结构耐久性失效的 特点， 将模糊数学的思想融入其中， 分析了删失数据的 状态对结构耐久寿命估计的贡献， 使结构耐久寿命的 统计结果更加合理。 二、 生存函数的乘积限估计 从总体中抽取容量为的简单随机样本“， ““， ⋯， “， 满足概述中的条件 （） ， （“） ， 生存函数完全未 知。若样本中的每个个体都观测到失效， 其精确的生 存时间为 ， “， ⋯， ， 这样的样本称为完备样本。将 “ 这个样本值从小到大排列， 得到一组顺序统计值 “（）“（“）⋯“（）⋯“（）， 则生存函数可用下式 进行估计 “ （“ （）） 9 3 ; 9 4 9 ; A 1 7 9 4 1 7 8 7 B 7 4 ; C 2 4 8C ; 1 3 ; 3 1 7 C D 46 1 7 7 8 9 4 E C ; FG 2 4 8G B K 4 7 4 ; C L 9 4 E 2 K 1 7， - “ .M 7 7NO著， 陈家鼎等译生存数据分析的统计方法北京 中国统 计出版社， - - * .黎子良， 郑祖康生存分析浙江 浙江科学技术出版社， - - “ .陈守煜工程模糊集理论与应用北京 国防工业出版社， - - （上接第 页） 次梁传入的约束端弯矩和与之相连的板边传入的约束 弯矩引起的； 对于单向板结构模型中的’方向边主 梁， 由次梁端弯矩引起的边主梁扭矩占比重较大， 由板 引起的扭矩相对较小； 而在双向板结构模型中， 由板引 起的边主梁扭矩则占比重较大， 由次梁引起的扭矩反 而占比重较小。从概念上说， 不论哪一种情况， 均不宜 只看到次梁传入的扭矩， 而忽略板传入的扭矩。 （） 分析结果证明， 板的薄膜效应对边主梁的阻扭 效应是客观存在的。在所选单向板结构模型中， 当板 面与梁顶面齐平时， 阻扭效应可减小边主梁扭矩 / 左右； 在双向板结构模型中， 同样可减小边主梁扭矩 /左右。但这也表明， 如果在弹性假定下， 当有现浇 板时就不再考虑边主梁扭矩， 则其后果也将是不安全 的。至于在边主梁弯扭开裂和次梁及板受弯开裂后是 否能忽略其中的扭矩作用， 则有待通过进一步的非线 性有限元分析进行判断。 （） 当单向板主次梁楼盖中的次梁沿方向布置 时， 与次梁平行的方向边主梁中的扭矩也是不容忽 视的。这种扭矩主要来自沿’方向的单向板端跨传 给方向边主梁的端约束弯矩， 但也受由’， 两个 方向主梁支承的楼盖区格的双向传力效应影响。因此 现浇板越厚， 方向边主梁中的扭矩就越大。同时， 当 方向次梁高度相对越小时，方向边主梁中的扭矩 也将越大。 参考文献 .王勋成， 邵敏等有限单元法基本原理和数学方法清华大学出版 社， - -