钢筋混凝土叠合构件裂缝宽度可靠度分析*

蔡 斌 袁艳慧

(吉林建筑大学土木工程学院，长春 130118)

钢筋混凝土叠合结构是在预制构件上加浇一层现浇混凝土而形成的一种装配整体式结构.钢筋混凝土叠合构件兼具预制装配和整体现浇的特点，也适用于既有结构的加固[1].这种结构具有节省材料、抗震性能好、整体性好、施工周期短等优点，越来越受到各国工程师的重视，应用范围不断扩大，是一种有前途的结构形式，大力研究与发展这类结构是当前国际上的一个重要趋势.其中，钢筋混凝土叠合梁的承载力计算已经写入规范，但是裂缝宽度的可靠度计算方法还没有给出.本文提出基于国标GB50010-2010正常使用极限状态下，钢筋混凝土叠合梁裂缝宽度的可靠度计算方法.

1 失效概率函数的构造

设功能函数为：Z=g(X1，X2，…，Xn)

用可靠度指标表示结构的失效概率为[2]：pf=Φ(-β)

式中，Φ(·)表示服从标准正态分布的分布函数.

2 统计参数的确定及钢筋混凝土叠合梁裂缝计算

假设钢筋混凝土梁的环境类别为一级，根据混凝土规范裂缝宽度允许值为[3]wlim=0.3mm，各个随机变量的均值和变异系数见表1，具体参数取值根据文献[4]得到.

表1 输入变量的统计分布特性

3 算例

本文计算钢筋混凝土叠合梁裂缝宽度可靠度指标，钢筋混凝土规范GB50010-2010规定裂缝宽度允许值为0.3mm，其基本随机变量取值见表1.根据混凝土结构设计规范GB50010-2010可得钢筋混凝土叠合梁裂缝宽度计算公式如下：

本算例采用混凝土强度取值C30，保护层厚度c=25mm，受拉钢筋直径为22mm，梁截面高度取值700mm，预制梁高500mm.

根据《混凝土结构设计规范》建立极限状态方程：

最后经过公式(10)通过可靠度计算方法JC法，计算出钢筋混凝土叠合梁裂缝宽度对应的可靠度指标为β=1.5，可靠度为0.933 2，失效概率Pf=0.066 8.

4 结论

通过可靠度计算基本方法JC法，可以计算出钢筋混凝土叠合梁裂缝可靠度指标.依照规范(50010-2010)进行设计的钢筋混凝土叠合梁环境类别为一级的裂缝宽度可靠度指标为1.5，失效概率为6.68%，与国际标准不可逆正常使用极限状态的可靠度指标1.5相符，钢筋混凝土叠合梁裂缝宽度可靠性较高，可以达到国际标准.

参 考 文 献

[1] 国振喜.简明钢筋混凝土结构计算手册[S].北京：机械工业出版社，2012.

[2] 中华人民共和国住建部.工程结构可靠性设计统一标准(GB50153—2008)[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3] 中华人民共和国住建部.混凝土结构设计规范(GB50010—2010)[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[4] 沈在康.混凝土结构设计新规范应用讲评[M].北京：中国建筑工业出版社，1993：17-34.