生命周期地震脆弱性评估现有的钢筋混凝土桥梁受到Chloride-Induced在海洋环境中腐蚀

文摘

桥梁在海洋环境已经遭受氯攻击很长一段时间。因为皮尔斯可能暴露在不同条件的不同部分,chloride-induced腐蚀不仅会影响恶化过程的规模也大幅修改随着时间的推移损害传播机制和地震损伤分布。为了研究现有钢筋混凝土桥梁的地震破坏受空间chloride-induced海洋环境腐蚀,Duracrete模型应用于决定加强钢的腐蚀起始时间不同暴露条件下,加强钢的退化模型,约束混凝土,无侧限混凝土得到基于前面的调查。根据地震脆弱性评估方法,现有的钢筋混凝土桥梁的损伤评估方法受空间chloride-induced在海洋环境中腐蚀。此外,一个案例研究的一座桥在两种水地区调查的影响空间chloride-induced腐蚀桥墩的地震损伤和其他组件。结果表明,空间chloride-induced腐蚀的部分可能导致低水位比相邻的部分变得更脆弱和桥墩的地震损伤分布的改变。码头的腐蚀将增加的地震破坏概率本身,而这将导致减少地震破坏概率的其他组件。此外,桥墩的地震损伤分布的改变将放大的效果。因为码头的空间chloride-induced腐蚀可能改变截面的收益率序列,然后它会影响桥墩的抗震性能评估。方法来确定收益率序列的进化概率腐蚀提出了码头。 From the result, the evolution probability of yield sequence of piers in longitudinal direction depends on the relationship between the height of piers and submerged zone. Moreover, the height of piers, submerged zone, and tidal zone have a common influence on the evolution of yield sequence of piers in transversal direction.

1。介绍

在过去的几十年中,许多沿海桥梁建造在不同的国家,具有漫长的海岸线,以满足日益增长的交通和经济快速发展的要求。总的来说,大多数这些桥梁钢筋混凝土结构,位于严重的海洋环境。在这样的环境中,chloride-induced腐蚀环境压力是一个主要的钢筋混凝土桥梁,因为它可能导致的有效横截面积的减少,钢筋的恶化,钢筋和混凝土的力学性能。显然,沿海桥梁的性能将显著影响chloride-induced腐蚀。因此,感兴趣的调查chloride-induced腐蚀老化性能的的影响钢筋混凝土桥梁在海洋环境中,提高这些桥梁的性能水平与腐蚀的影响。

另一方面,chloride-induced腐蚀也可能导致减少老化的钢筋混凝土桥梁的抗震性能;因此桥梁表现出不同的地震损伤概率随着时间的增加。在这方面,许多研究把重点放在了钢筋混凝土桥梁的地震损失评估chloride-induced腐蚀。崔书记et al。1)发展了概率为腐蚀钢筋混凝土漂移和剪切力能力模型列预测较小和生命周期成本的列。Kumar et al。2)评估老化桥梁的地震破坏概率地震损伤累积和chloride-induced腐蚀。Alipour et al。3]研究了钢筋腐蚀的影响在老旧桥梁的地震破坏概率,在加州有不同的结构参数。Thanapol et al。4)发展恶化的桥墩的地震脆弱性曲线通过现场腐蚀测量的仪器。崔et al。5)应用一种改进的退化模型,钢筋混凝土钢进行钢筋混凝土桥梁的地震脆弱性分析与海洋chloride-induced腐蚀。Panchireddi和戈什6)提出了一个分析战略考虑的恶化通过更新受损的桥梁墩截面属性。Zhang et al。7)提出了一个地震风险评估方法腐蚀钢筋混凝土桥梁shear-critical列。Crespi [8)提出了一个程序崩溃机制评价现有的钢筋混凝土公路桥梁横向负载下。

总的来说,先前的研究丰富了知识老化的地震损失评估钢筋混凝土桥梁。然而,只有统一的曝光条件被认为是在这些研究在执行衰老的地震损失评估钢筋混凝土桥梁的腐蚀影响。事实上,曝光条件表现出显著的空间变化特征在许多沿海桥梁、码头方向和非均匀退化现象发生在腐蚀码头,导致码头的非均匀分布的地震破坏。显然,这些研究可能是不适当的和/或不完全调查概率地震损伤衰老的RC桥梁和揭示空间chloride-induced腐蚀的影响。另一方面,塑料铰链皮尔斯的知识将有助于RC桥梁延性抗震设计。最近,元et al。9]调查沿海桥墩的破坏特征痛苦非均匀腐蚀的振动台试验。然而,皮尔斯的收益率特征的空间chloride-induced腐蚀在先前的研究尚未全面调查,和腐蚀码头的收益率序列的进化机制尚未阐明。

在这项研究中,老化的概率地震损伤评估钢筋混凝土桥梁主体空间chloride-induced在海洋环境中腐蚀。整体而言,本研究的主要目标是3倍:(1)建立一个概率地震损伤评估程序老化RC桥梁空间chloride-induced遭受腐蚀,(2)揭示空间chloride-induced腐蚀的影响在桥墩的地震破坏特征和其他组件,和(3)讨论的皮尔斯收益率序列的进化概率空间chloride-induced腐蚀。本文的组织结构如下:在部分2,我们描述加强钢的腐蚀过程和退化不同海洋暴露条件下各种材料的性质。部分3介绍了概率地震损伤评估程序老化RC桥梁空间chloride-induced腐蚀。随后,案例研究介绍了桥的细节部分4开发和有限元模型。节5、腐蚀水平和RC桥墩的抗震能力不同的曝光条件。此外,码头和其他组件的地震破坏中讨论部分6。此外,一个方法来确定桥墩的收益率序列的进化概率空间chloride-induced腐蚀提出了部分7。一个简短的总结提出了部分结果8。

2。Chloride-Induced腐蚀影响

沿海桥梁经常暴露于高浓度的氯离子。暴露面之间的浓度梯度和水泥的孔隙溶液中的氯离子渗透外部环境通过混凝土保护层,达到强化钢的表面。此外,混凝土中的氯离子降低pH值和分解加强钢的钝化膜,导致腐蚀,钢筋和混凝土的损伤。在本节中,加强钢的腐蚀过程和RC的恶化机制成员。

2.1。腐蚀起始时间

腐蚀的起始时间是一个重要的参数在chloride-induced腐蚀钢筋的过程,它可以被定义为时间当加固钢附近的氯离子浓度达到一个阈值浓度 。计算腐蚀起始时间,有必要描述氯离子的扩散过程,确定钢筋混凝土的氯离子浓度在不同深度的成员。在这方面,Duracrete提供了一个概率模型来预测混凝土中氯离子浓度的考虑氯离子扩散的时间特征,以及不同类型的不确定性与这些复杂的造型过程(10]。深度的氯离子浓度又一次可以表示如下: 在哪里 误差函数;是经验扩散系数;是一个环境系数;代表了测试方法对测定的影响 ; 是一个系数,占固化的影响;参考期限吗 ; 年龄因素;在混凝土表面氯离子浓度和可以表示成吗 在哪里 水粘结剂比例和吗和模型参数。

如果覆盖深度加强钢是已知的,可以确定腐蚀起始时间如下:

对于许多沿海桥梁、桥墩底部可能会被淹没在水中,而皮尔斯的中部和顶部暴露于氯干湿循环和大气环境,分别。湿度、温度的差异、氧和氯浓度会导致不同的钢筋腐蚀起始时间在各种海洋曝光条件。因此,加强钢的腐蚀水平高度依赖曝光条件的类型。总的来说,四类的接触条件包含在Duracrete模型:(a)淹没区域,(b)潮汐区,(c)飞溅区,(d)大气区域。表1总结了腐蚀Duracrete模型中系数的统计参数。

2.2。腐蚀传播

一般来说,加强钢的腐蚀形式可以分为两种类型:均匀腐蚀和点蚀(图1)。前者是由碳化引起的,而后者是由氯离子渗透(11]。因此,点状腐蚀是在腐蚀分析在这项研究。

Val和梅尔彻提出的经典模型简化的几何点蚀成一个四边形的形式大约要考虑钢筋面积的减少12]。含残余的横截面积与点状腐蚀钢筋可以表示如下: 在哪里是时间百分比腐蚀钢筋的质量损失;加强钢的初始横截面积;是时间点蚀面积加固钢,它可以计算如下: 在哪里加强钢的初始直径;是时间点蚀深度,它可以表达的 在哪里均匀腐蚀速率;是点蚀因素,代表最大坑深度比平均深度考虑均匀腐蚀。

甘力克(极值I型)分布可以应用于预测加固钢的点蚀因素(13]。因此,统计参数可以计算为 在哪里和的规模和位置参数耿贝尔分布,分别;作为加强钢的表面面积125毫米长度和直径8毫米;是加强钢的表面面积与其他大小。

从理论上讲,加强钢的均匀腐蚀速率腐蚀电流密度有关。腐蚀电流密度降低,方法一个常数随着腐蚀的发展水平。此外,无侧限混凝土开裂将导致更容易入口的氯化物,氧气和水,导致钢筋腐蚀速率进行大量连续增长后裂纹萌生和随后的裂纹扩展14,15]。充分考虑这些因素的影响,提出一种改进的时间均匀腐蚀速率模型由崔et al。5)基于Vu和斯图尔特模型(16]: 在哪里 水灰比;和是初始开裂时间和起始严重开裂时间,分别。详细的计算方法见(5]。

2.3。材料特性

如上所述,chloride-induced腐蚀会影响有效截面积和增强钢的力学性能。此外,局部膨胀压力,钢筋和混凝土之间的界面也会导致混凝土保护层的开裂和剥落。同时,横向钢筋的恶化可能减少核心混凝土的侧向约束,导致减少约束混凝土的强度和极限应变。充分考虑锈蚀钢筋混凝土构件的整体性能,降解性能的加强钢、混凝土保护层,在混凝土应确定。

2.3.1。加强钢

杜et al。17)提出了一个线性强度减少质量损失百分比的函数模型锈蚀钢筋钢: 在哪里和的强度是未受腐蚀的腐蚀钢筋,分别;强度折减系数,是屈服强度为0.49和0.65的最终力量。

2.3.2。混凝土保护层

减少混凝土保护层的力量可以计算如下(18]: 在哪里未损坏的混凝土的抗压强度峰值;粗糙度相关系数和钢筋直径,可以0.1介质直径肋加固钢(19];是在峰值应力应变压缩;平均裂缝混凝土的拉伸应变的方向垂直于压力,可以计算如下: 在哪里是原始截面的宽度;是压缩区域的纵向钢筋的数量;是经验系数,作为0.0575毫米吗⁻¹;是钢筋面积损失;至关重要的领域加强钢的裂纹起始损失,可以评为[20.] 在哪里是斑集中系数,它是作为4到8;是原始截面的面积。

2.3.3。在混凝土

曼德的应力-应变关系是利用模拟的行为约束混凝土腐蚀后(21]。对于圆形截面,承压强度和极限应变核心混凝土的估计 在哪里是有效的封闭截面系数;是腐蚀横向钢筋的剩余容积率;和是腐蚀的屈服强度和极限应变横向钢筋,分别。

3所示。时间依赖脆弱的方法

在这项研究中,应用分析地震脆弱性量化桥梁的地震破坏概率。脆弱性函数描述条件损伤概率超过一个特定的组件或结构的损伤状态(DS)对于一个给定的地面运动强度测量(IM) (22]。考虑到时间效应,老化桥梁的损伤概率年复一年地建设可以描述如下: 在哪里是一个依赖于时间的结构地震需求的特定的即时通讯;是时间对应于给定的DS结构抗震能力。

为一个特定的服务时间,和可以认为遵循对数正态分布。因此,时间地震脆弱功能采取以下形式: 在哪里和的平均和标准偏差估计吗 ,分别;是标准正态累积分布函数。

一般来说,可以使用最小二乘法预测的权力模型如下: 在哪里和是时间的回归系数。

此外,标准偏差决定如下: 在哪里和实际值和预测值的吗 ,分别;代表了自由程度的模拟时,采用对数线性模型的概率地震需求分析。

结合上述腐蚀分析方法和时间地震脆弱的方法,我们可以执行的概率地震损伤评估老化RC桥梁空间chloride-induced腐蚀。总的来说,图2总结了分析过程,关键步骤包括如下:(1)腐蚀分析。对于给定皮尔斯的详细信息(例如,混凝土保护层的厚度,皮尔斯的直径,钢筋的布置,水混凝土的粘结剂比例,材料的属性,等等),加强钢的腐蚀初始时间可以计算不同暴露条件下(方程(2)和(3))。随后,加强钢的质量损失时间百分比是由使用点状腐蚀模型(方程(4)∼(10))和时间均匀腐蚀速率模型(方程(11)和(12))。在此基础上,加强钢的时间属性,腐蚀的混凝土保护层,在混凝土桥墩决心(方程(13)∼(18))。(2)桥模型更新。皮尔斯的每个部分的曝光条件应首先确定桥梁的布局和水文数据(例如,高水平、低水平、高度的海洋,等等)。随后,桥有限元模型的原始状态。此外,皮尔斯的元素应该划分合理,以确保每个元素码头位于相同的曝光条件。指定的时间,各种材料的退化特性得到从步骤(1)和与每个码头的一部分。(3)时间地震脆弱性分析。非线性时间历史和非线性静态分析执行获取地震和地震能力组件的需求,分别。通过比较地震和地震能力组件的需求,地震需求能力比率可以确定和预测中值和标准偏差计算地震脆弱函数通过使用回归拟合方程(21)和(22))。重复步骤(2)和步骤(3),时间地震脆弱功能可以开发(方程(20.))。

4所示。案例研究

4.1。桥的描述

研究老化桥梁的地震破坏,four-span连续钢筋混凝土桥作为案例研究,如图3(一个)。每个桥的跨度30米。甲板上由四个盒子形状的混凝土梁。甲板的宽度和高度是13.25米和1.6米,分别。由两个圆形列每个码头的弯曲直径1.5米。三个桥墩的高度是6米,10 m,分别和8米。子结构和上层建筑的具体优势30 MPa和50 MPa,分别。每一列由48个纵向增援直径28毫米和335 MPa的屈服应力。纵向配筋率是1.67%。此外,钢筋直径12毫米和屈服强度335 MPa作为环形箍筋间距为80毫米(相应体积的比率为0.6%)。 The thickness of concrete cover is 50 mm. Four rubber bearings are installed at the top of each bent, and four PTFE elastomeric bearings are located on the top of each abutment. In this study, two analysis cases are considered: (a) the bridge located in shallow water and (b) the bridge located in deep water. The high water level and low water level of two analysis cases are present in Figures3 (b)和3 (c)。海洋飞溅的高度为1米。

4.2。有限元建模

有限元模型是由OpenSees(地震工程模拟开放系统),同行中心的有限元平台(23]。图3(一个)显示了桥的三维有限元模型。总的来说,梁由线性弹性梁柱单元模型和纤维横截面的非线性梁柱单元用于模拟桥墩。皮尔斯的元素划分基于不同的曝光条件。皮尔斯纤维使用Concrete04 Steel02混凝土和纵向钢筋,分别。长度为零的元素与弹性和弹性PP材料用于模拟橡胶轴承和聚四氟乙烯轴承,分别。剪力键是并行模拟弹性滞后和PP材料的差距。此外,基牙的交互影响和回填土材料被认为是利用双曲差距。甲板上的伸缩缝端通过缺口模型元素。为了考虑空间chloride-induced腐蚀的影响,五组时间有限元模型桥在不同时间后建设(即。、原始、20、40、60、80和100年,开发等)根据上述建模方法。蒙特卡洛方法是用来充分考虑不确定性地震发展的脆弱性曲线。 Based on the finite element model, modal analysis of the bridge at pristine condition is performed to determine the fundamental periods. The result shows that the fundamental periods of model in longitudinal and transverse directions are 1.67 s and 1.35 s, respectively.

4.3。地面运动

充分考虑地面运动的不确定性范围广泛的强度应该被包括在一个合理的地面运动套件。在这方面,100年选择地面运动进行非线性时程分析(24]。选择地面运动包括不同source-to-site距离和大小(图4(一)):小大小和小(SMSR),震中距离小的大小和大震中距离(SMLR),大大小和小震中距离(LMSR),大大小和大震中距离(LMLR)和近场(NF)。此外,几何平均数的谱加速度衰减时间的5%选为强度测量在这个研究[25]。线性加速度谱的分布100年的地面运动呈现在图4 (b)。

5。腐蚀过程和抗震能力分析

5.1。腐蚀钢筋的过程

考虑到不确定性在腐蚀过程中,10000个样本是随机生成的使用蒙特卡罗模拟方法。图5说明了腐蚀起始时间的概率密度的横向和纵向钢筋。总的来说,可以观察到腐蚀起始时间的重要群众由于氯离子扩散过程和外部环境的不确定性。加强钢的腐蚀起始时间可以由对数正态分布来描述。鉴于外部环境变化的距离,横向加固提供了一个相对较小的比纵向钢筋腐蚀起始时间。此外,加强钢的腐蚀在潮汐区暴露是最可能腐蚀,其次是飞溅区,大气,和淹没区域。此外,需要注意的是,普通混凝土保护层厚度(即。,50 mm) is unlikely to effectively prevent the corrosion of reinforcing steels of bridges in a marine environment during the lifetime.

根据腐蚀起始时间,按时间的腐蚀程度的加强钢可以确定。图6介绍了分布和质量损失百分比的平均值腐蚀横向和纵向钢筋在不同时间。正如所料,钢筋的腐蚀程度也展示重要的分散体。从质量损失比例的均值,我们可以观察到横向钢筋的腐蚀程度显然比纵向钢筋由于其较小的直径和腐蚀起始时间短。类似于腐蚀起始时间,加强钢的腐蚀在潮汐区比其他更严重的接触条件。另一方面,时间和比例的均值之间的非线性关系,钢筋的质量损失可以观察到。特别是,质量损失百分比的增加率是相对较小的初始年。原因之一是,大多数样本在最初的几年,不会腐蚀的影响,另一个原因是,腐蚀深度的点状腐蚀面积相对轻微的腐蚀级别低的时候。同时,质量损失百分比显著增加随着时间的增加,和增加率保持一个近似恒定的值。此外,增加横向增援的质量损失百分比速度降低时,腐蚀程度超过一个阈值(大约50%质量损失百分比)。因为腐蚀深度的点状腐蚀区域的敏感性降低腐蚀水平高。

5.2。桥墩的抗震能力

探讨chloride-induced腐蚀对桥墩的抗震能力的影响,应确定降解材料的属性。表2显示时间,钢筋和混凝土的性质。根据材料特性和非线性静态分析,含moment-curvature关系得到桥墩的截面,如图7。

指图7,看到的影响腐蚀的初始刚度截面相对轻微。同时,目前能力和横截面的极限曲率表现出显著的退化。这一现象与一些实验的结果是一致的26,27]。然而,增加后截面的极限曲率腐蚀中可以观察到一些以往的研究(28,29日]。主要原因是这些研究忽略了退化的影响约束混凝土腐蚀桥墩的抗震能力。事实上,纵向钢筋的腐蚀会降低压缩区桥墩的截面。减少了约束混凝土的极限压应变不被认为是,腐蚀的终极曲率皮尔斯明显会略有增加,而不是减少。

为了进一步考察地震腐蚀能力的码头,截面的曲率不同曝光条件(即四层损伤状态。,轻微、中等、广泛和完整(30.)如图8。总的来说,两种不同曲率的变化趋势在损害四个州可以观察能力。轻微和中度破坏状态被定义为第一个纵向钢筋截面收益率和完全成形的塑性铰,分别对应的曲率高度依赖于纵向钢筋的属性。结果是,皮尔斯的曲率能力这两种损伤状态表现出相似的变化趋势腐蚀纵向钢筋的质量损失比例。同时,约束混凝土的抗压强度和极限应变发挥重要作用在码头的曲率能力广泛而完整的损伤状态。因此,皮尔斯的曲率变化趋势能力这两种损伤状态类似于横向钢筋腐蚀的质量损失比例。此外,皮尔斯的曲率能力在潮汐区明显低于其他接触条件,如预期。特别是的最大曲率容量减少比率在不同曝光条件广泛损伤状态是49%,25%,28%,和32%,分别。

6。老旧桥梁地震损伤评估

6.1。脆弱性分析码头

根据损伤评估过程中,桥梁的地震脆弱时间功能。图9提出了三个码头的时间依赖脆弱的表面在纵向方向桥位于浅水。由于桥墩的刚度差异,各种码头的脆弱的表面表现出显著的不同。与服务时间的增加,每个码头的脆弱面四损害国家呈现上升趋势。这是特别脆弱的表面在广泛和完整的损伤状态。例如,对于一个SA值为0.3 g,码头1超过四个破坏状态的概率增加12%,20%,73%,和195%,分别。它表明,腐蚀对桥墩的地震损伤有负面影响。此外,不同的变异度的减少导致脆弱的表面在每个损伤状态之间的差距。透露,桥墩的延性水平将显著减少,必然会导致腐蚀桥墩的破坏状态更容易变换过程中从低水平向高水平地震。

另一方面,它可以观察到从图9桥墩的破坏概率在不同损伤状态证明非线性变化趋势随着时间的增加。具体来说,桥墩的破坏概率在20年接近原始状态,因为码头的降解主要发生在30∼40年后建设。此外,桥墩的破坏概率轻微和中度破坏国家40年后稳步增长。同时,破坏概率的增加率在广泛和完整的损伤状态减少80年后。总的来说,这一现象类似于曲率的变化趋势(见图能力8)。它可以推断出,桥墩的抗震能力强烈影响桥墩的地震脆弱。

为了研究空间chloride-induced腐蚀的影响在码头的损伤分布,图10显示了地震脆弱的等高线地图码头1 100年后在原始条件及施工。根据桥墩在地震惯性力的分布,桥墩的破坏概率分布在纵向方向原始条件遵循一个近似线性三角形模式,而损害两端的横向部队码头和减少从两端到中间桥墩上。然而,粗糙度损伤概率分布的码头后可以观察到在某些情况下空间chloride-induced腐蚀。特别是在低和/或高水位可能会比在两个方向上相邻的部分更加脆弱。部分的原因是地震能力在潮汐区暴露在低水位和高水位将展示更重要的退化。因此,空间chloride-induced腐蚀不仅会增加桥墩的地震损伤概率,也可能改变桥墩的破坏概率分布。

清楚地说明各种码头的损伤分布,图11介绍了SA中值的分布(相应的损伤概率50%)超过中度破坏状态的每个码头在100年前原始条件及施工。可见损伤分布的变化在两个方向上可以观察到从码头位于浅水。与此同时,码头的损伤分布在横向方向会改变位于浅水。此外,拐点的运动在码头可以找到改变的损失分布。应该注意的是,超过中度破坏状态的概率部分的低水位可能超过的部分腐蚀后两端的码头。可以推断,截面塑性铰的形成在低水位将早于理的部分。换句话说,空间chloride-induced腐蚀可能改变桥墩在地震的收益率序列。另一方面,损伤分布的改变是最重要的在码头1其次是码头3和码头2当桥位于浅水。与此同时,一种相反的趋势可以从桥上找到位于深水。指出码头和水位的高度通常会影响码头的损伤分布。 A further discussion in this regard is presented in Section7。

6.2。脆弱性分析的其他组件

先前的调查主要集中在腐蚀的影响桥墩的地震破坏。事实上,皮尔斯的退化将影响整个桥梁的动力特性和地震响应。充分调查老化桥梁的地震破坏,剪切的地震脆弱功能键,橡胶轴承、滑动轴承和聚四氟乙烯。表3显示了这些组件的抗震能力在不同损伤状态。

图12显示时间的脆弱性曲线的组件在温和的和完整的损伤状态当桥位于浅水。由于各种码头和桥墩刚度差异,组件的损伤在桥台总是比这更严重的组件在码头。此外,在码头1后面是最脆弱的组件组件3号码头,码头2。另一方面,减少损伤概率的各种组件从图可以观察到随着时间增加,相反的码头。当股价= 0.2 g,剪力键的概率在桥台,聚四氟乙烯滑动轴承支承,和橡胶轴承1号码头超过适度的伤害降低了24.1%,35.1%,和29.0%,分别。腐蚀的主要原因是皮尔斯将减少桥的惯性力,从而减少地震反应的其他组件。在这种情况下,桥墩的腐蚀可能有一个对这些组件的地震损伤有益的影响。因为只有地震需求的变化被认为是在这些组件的开发地震脆弱,脆弱的变异程度曲线相对比皮尔斯比较。此外,表4一些关键的组件的列表中位数SAs。通过比较地震皮尔斯在图的脆弱性(11日)我们可以观察到,聚四氟乙烯滑动轴承在桥台是最脆弱的组件在轻微的损伤状态在原始的条件。同时,码头1往往占主导地位的脆弱性桥建设在100年之后。指出相反的退化趋势之间的码头和其他组件可能会改变最脆弱的组件在整个桥。

图13介绍了各种组件的脆弱性曲线在广泛的损伤状态。脆弱性曲线的区别在深水和浅水表明水位将会影响到其他组件的损伤概率。在桥台和桥墩的组件1,浅水的损伤概率比在深水中相对较小。相反,组件的损伤概率3号码头在浅水区相对比,在深水。结合前面的分析看来,皮尔斯的损伤分布的改变似乎加重损伤概率的变化程度的其他组件。

7所示。皮尔斯侵蚀的进化的收益率序列的概率

现代钢筋混凝土桥墩通常旨在消除能源在强震允许控制塑性铰的形成。在这方面,详细设计的塑料铰链是必要的,以确保码头有足够的能量耗散。与此同时,桥墩的位移延性能力应该根据塑性铰的分布决定的。因此,皮尔斯的塑料铰链应预先确定的延性抗震设计。一般来说,底部的塑料铰链将形式和/或码头。然而,如前所述,空间chloride-induced腐蚀可能改变腐蚀码头的收益率序列。在这种情况下,重要的是确定收益率序列腐蚀桥墩的延性抗震设计。

在本节中,我们提出一个方法来确定桥墩的进化收益率序列的概率。基于结果的部分6腐蚀的塑料铰链皮尔斯可能出现在四个部分:(1)底部的码头,(2)桥墩的顶部部分,(3)低水位的部分,和(4)的部分在高水位。理论上,皮尔斯的收益率序列可以通过比较曲率需求决定在地震和屈服曲率能力(中度破坏状态时对应的曲率容),如图14。

从理论上讲,双柱墩可以视为悬臂柱纵向方向。因此,桥墩的纵向曲率分布要求屈服之前(图简化为线性关系(14日))。相反,列之间的框架效应和排导致桥墩横向方向的曲率分布需求呈现双三角曲线在码头前收益率(图14 (b))[31日]。另一方面,皮尔斯的屈服曲率能力提出了加强由于非均匀分布退化。通过比较斜率曲率分布和曲率容量的需求,皮尔斯的收益率序列的进化概率可以描述如下: 在哪里之间的比率是底部的拐点距离码头和栈桥的高度,可以认为是在纵向和横向方向1和0.5,分别;之间的比率是淹没区域的深度和桥墩的高度;之间的比率是潮汐区的深度和桥墩的高度;是码头的高度; , ,和是第一节的屈服曲率(下一节),第二节(上一节),和第三节(部分低或高水位),分别。

因此,方程(23)可以改写如下: 在哪里是部分1和3之间的屈服曲率比;是屈服曲率部分2和3之间的比率。

随后,应用蒙特卡罗模拟方法获得收益率序列的进化概率基于方程(26)。图(15日)显示的影响收益率序列的进化概率的腐蚀桥墩纵向方向。从图可以看出,收益率序列的进化概率迅速随的增加而减小 。案例研究的桥梁,码头1的进化概率在浅水区和深水是66.4%和0.1%,分别。此外,码头的进化概率1和码头2在浅水中分别为66.4%和0.3%,分别。表明收益率序列的腐蚀桥墩纵向方向更有可能比深水发展在浅水区。此外,短的收益率序列码头更可能比高墩桥梁的发展。

另一方面,数字15 (b)代表的影响和收益率序列的进化概率的腐蚀桥墩横向方向。为一个常数 ,进化概率将首先降低,然后增加的增长 。例如,进化的概率皮尔斯将从49.0%减少到9.9%在范围从0.1到0.3等于0.3。接下来,进化概率增加33.2%达到0.8。可以推断,收益率序列的进化在横向方向将容易发生在浅水和深水。此外,高更有可能引起腐蚀的收益率序列的进化桥墩横向方向。

8。结论

本研究评估了地震损伤衰老的RC桥梁受空间chloride-induced在海洋环境中腐蚀。此外,提出了一种方法来确定腐蚀码头的进化收益率序列的概率,和影响因素进一步调查。一般来说,可以得到以下结论:(1)加强钢的腐蚀水平在潮汐区是最严重,其次是浪溅区,大气,和淹没区域。此外,横向加固经验更值得注意比纵向钢筋的腐蚀。chloride-induced腐蚀将大大减少容量和曲率延性的码头。与此同时,腐蚀对桥墩的初始刚度的影响相对轻微。(2)地震损伤概率将非线性增加的趋势随着时间的增加,当皮尔斯空间chloride-induced遭受腐蚀。此外,腐蚀码头很容易从低损伤状态高伤害在地震,因为它可怜的延性水平。此外,沿着码头方向非均匀下降可能导致低水位的部分和/或高水位比相邻的部分变得更加脆弱,这就涉及到的腐蚀损伤分布的改变桥墩,甚至在某些情况下腐蚀码头的收益率序列。(3)码头的空间chloride-induced腐蚀会减少其他组件的地震响应,从而减少地震损伤概率的各种组件。此外,桥墩的地震损伤分布的改变将加剧损伤概率的变化程度的组件。应该注意的是,码头和其他组件之间的相反的退化趋势可能改变最脆弱的组件在整个桥。(4)腐蚀码头的收益率序列的进化概率依赖于桥墩的高度之间的关系和淹没区域和潮汐区域的深度。较低比率的深度水下区和桥墩的高度会增加收益率序列的进化概率腐蚀桥墩的纵向和横向方向。此外,腐蚀的收益率序列桥墩横向方向也更有可能发展高比率的深度水下区和桥墩的高度。同时,较低比率的深度潮汐区和桥墩的高度会减轻栈桥的收益率序列的进化。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究支持中国江西省自然科学基金(没有。20192 bab216033),中国博士后科学基金会(没有。2020 m671972),全国大学生创新与创业培训项目中国没有。201910403021)。

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