[发明专利]基于统计实验数据的混凝土构件承载力变异系数分析方法

说明书

本发明涉及基于统计实验数据的混凝土构件承载力变异系数分析方法，属于结构可靠度分析技术领域。包括如下步骤：物理模型的建立与形成，包括：规范构件承载力设计公式N(X)；设置基本公式N_mod(X)；设置物理模型N_phy；确定承载力的不确定性变异系数δ_un,N，采用构件承载力物理模型N_phy对批量构件承载力的试验结果N_test进行分析，用N_test和N_phy比值ξ的样本均值m_ξ,N衡量两者之间的符合程度；其中，N_phy中各系数的调整目标使m_ξ从大于1.0的方向尽量趋近于1.0，样本标准差S_ξN取得较小值。本方法能够有效减小承载力的不确定性变异系数中模型不定性因素，能够弥补单纯采用材料性能分项系数的不足。具有很好的应用和规范指导作用。

技术领域

本发明涉及一种承载力不确定性分析方法，具体的说是一种基于统计实验数据的混凝土构件承载力变异系数分析方法，属于结构可靠度分析技术领域。

背景技术

材料强度的离散性确实是造成构件承载力差异的因素之一，当其处于绝对主导地位时，可以成为校准材料分项系数的主要因素，特别是当缺少构件承载力的试验研究数据时。当几何参数偏差的因素已经在构件承载力的设计公式中予以考虑时，该因素同样也可以不作为构件承载力的不确定性因素，《混凝土结构设计规范》和《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153似有这类规定。该因素一般用α_k表示。可能是因为实际执行时存在着困难，这一做法并未在混凝土结构的设计中实际使用。

模型不定性主要是指由构件承载力的实际力学关系R_real与规范采用的构件承载力设计公式中的基本公式R_mod之间差异造成偏差。此处用σ_mod或δ_mod表示这种偏差。

通常，规范的基本公式R_mod在描述构件承载力时都要明显的低于构件的实际力学关系R_real。这里所说的基本公式，显然不含明确表示出的分项系数和安全系数，也不考虑使用材料强度的标准值，但包括隐含在公式中的一些折减系数和刻意降低取值的一些参数。规范采取这种措施显然是合适的，原因是试验条件与结构构件的实际情况会存在不一致之处。

但是在校准分项系数时把人为降低R_mod造成的δ_mod也计入不确定性因素之中，虽然偏于保守，但似乎不太合理。这样分析得到的不确定性数值是模型偏差δ_mod与真正的构件承载力不确定性因素变异系数δ_un的混合体。

当缺乏构件承载力的试验数据时，这样的分析似乎是可以的。例如有侧移框架柱抗力模型的分析属于此类情况。有侧移框架柱在地震中典型的破坏发生在柱的两端，在这个部位，弯矩最大、轴向力和剪力也相对较大。但是《混凝土结构设计规范》似缺乏针对这种情况的设计公式。调查分析表明，这类构件的试验数据极少。

当具有足够多的试验数据，在计算不确定性因素δ_un时，应该尽量减小模型不定性δ_mod的影响。

承载力的不确定性因素(可以用承载力的不确定性变异系数δ_un暂时表示)是指原因不确定或知道原因但不能在承载力模型中定量考虑的因素。这种不确定因素是客观存在的，反映当前结构的研究对混凝土构件承载力影响因素认识的程度。例如，采用相同材料制成的相同尺寸的构件，在相同的条件下进行承载力的检验，检验结果肯定是不同的。这就是本课题提出的构件承载力的不确定性因素的雏形。当不同强度材料制成的不同尺寸的同类构件，用同一模型描述其承载力时，模型计算的承载力与构件实际的承载力肯定存在差异。这种差异就构成了本课题所称的承载力的不确定性因素。