钢筋混凝土构件耐久性的模糊概率模型.pdf

第3 7卷第 1 期 2 0 1 1年 2月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 95 钢筋混凝土构件耐久性的模糊概率模型 袁秋平 ， 袁非鼎 ， 许凌波 ( 1 ． 广西大学 土木建 筑工 程学 院 ， 广西 南 宁5 3 0 0 0 4； 2 ． 江西省第 三建筑公 司工程部 ， 江西 南 昌3 3 0 0 0 1 ； 3 ． 南宁市邕宁区建设局 ， 广西 南宁5 3 0 2 0 0 ) 摘要 ： 通过分析影响钢筋混凝土构件耐久性损伤的原 因 ， 结合钢 筋混凝 土构 件耐久性 损伤 的模 糊性 和随机性 ， 选用 了模糊 概率评估模型 ， 将钢筋混凝土构件耐久性状况划分成 4个等级 ， 选取了 5个影响构件耐久性 的主要 因子 ， 先对各个影 响因子进 行单因子评价， 并选用正态分布作为各影响因子的隶属度函数 ， 对钢筋混凝土构件耐久性状况进行评估。通过工程实例验证 表明： 通过对模糊概率评估模型评估结果与模糊综合评判法预测结果进行对 比， 用模糊概率评估模型进行预测， 更接近于实 际情况， 说明了该模型不仅为钢筋混凝土构件耐久性状况的评估问题提供了一种新途径 ， 而且该方法比传统的模糊综合评判 法更优越 。 关键词 ： 钢筋 混凝 土 ； 模糊概率 ； 耐久性 中图分类号 ： T U 3 7 5 ． 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 8 —1 9 3 3 ( 2 0 1 1 ) O 1 一 o 9 5一 O 5 Th e f u z z y p r o b a b i l i t y m o d e l f o r d u r a b i l i t y o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e me m b e r s Y U AN Q i u p i n g ， Y U A N F e i d i n g ， XU L i n g b o ， ( 1 ． C o H e g e o f C M1 a n d A r c h i t e c t u r a l E n g i n e e r i n g ， G u a n g x i U n i v e r s i t y ， N a n n i n g 5 3 0 0 0 4， C h i n a ； 2 ． T h e Thi r d C o n s t r u c t i o n C o mp a n y i n J i a n g x i P r o v i n c e ， E n gin e e ri n g D e p a r t m e n t ， N a n c h a n g 3 3 0 0 0 1 ， C h i n a ； 3 ． C o n s t r u c t i o n B ure a u o f Y o n g n i n g D i s t ri c t ， N a n n i n g 5 3 0 2 0 0 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： B y a n aly z i n g t h e r e a s o n w h i c h a ff e c t d u r a b l e i n j u r y o f r e i n f o rce d c o n c r e t e m e m b e rs， c o m b i n e d w i t h t h e f u z z y a n d r a n d o m i c i t y o f t h e d u r a b l e i n j u r y o f r e i n f o rce d c o n c r e t e me m b e rs， a s s e s s i n g t h e d u r abl e s t a t e o f r e i nf o r c e d c o n c r e t e m e m b e r w i t h t h e f u z z y p r o b abi l i t y mo d e 1 ． Du r a b l e s t a t e o f r e i nfo rce d c o n c r e t e me mb e rs w e r e d i v i d e d i n t o t h r e e g r a d e s ， i n t h i s mo d e l ， fi v e f a c t o r s w h i c h aff e c t d u r abi l i ty o f r e i nfo rce d c o nc r e t e me mb e rs we r e s e l e c t e d，e a c h o f t h e s e f a c t o r s Was ass e s s e d．Th e f un c t i o n o f n o r mal d i s t rib u t i o n wa s us e d a s me mb e rsh i p f u n c t i o n f o r e v a l u a t i n g e a c h f a c t o r ． C o n t r a s t e d t h e as s e s s me n t r e s u l t s o f t h e f u z z y p r o b a b i l i t y mod e l w i t h t h e ass e s s me n t r e s u l t s o f f u z z y c o mp r e h e n s i v e j u d g m e n t ， t h e ass e s s m e n t r e s u l t s o f t h e f u z z y p r o b abi l i t y m ode l c l o s e r r e al i ty t h a n t h e a s s e s s m e n t r e s u l t s o f f u z z y c o mp r e h e n s i v e j u d g me n t ， i t n o t o n l y s h o w s t h a t t h e mo d e l p r o v i d e s a n e w w a y f o r a s s e s s i n g t h e d u r a b l e s t a t e o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e m e m b e r ， b u t a l s o t h i s m o d e l i s s u p e ri o r t h a n f u z z y c o m p r e h e n s i v e j u d g m e n t ． Ke y wo r ds： r e i nfo r c e d c o n c r e t e； f uz z y pr o b a b i l i t y； d u r ab i l i t y O 引 言 世界上各个国家的基本建设大体上都可分为三 个阶段 ： 第一阶段为大规模新建 ； 第二阶段为新建与 维修改造并重 ； 第三阶段为重点转向旧建筑物 的维 修改造。因此 ， 建筑物的维修改造阶段 是一个必经 阶段。在这一阶段 ， 各种 自然和人为灾 害发生 的可 能性依然存在 ， 而建造 阶段存在的各种 隐患和构件 在使用过程中所产生 的各种损伤 的积累 ， 都将使建 收稿 日期 ： 2 0 0 9 — 1 2 -0 1 作者简 介 ： 袁秋平 ( 1 9 8 6一) ， 男 ， 江西永修 人 ， 硕士 ， 研究方 向为 固体 力学 。 基金项 目： 广西 自然科学基金( 桂科 自0 8 3 2 0 2 4 ) E —ma i l ： y u a n q i u p i n g一2 0 0 8 @ 1 6 3． t o m 筑物的整体抗力下降。长期以来 ， 人们一直认为 ， 钢 筋混凝土是一种耐久性 良好的建筑材料 ， 忽视了钢 筋混凝土的耐久性问题 ， 所以， 大量的安全事故发生 在建筑物的老化阶段 ， 且在老化阶段 的维修加固费 用之高， 往往超 出了人们的想象。如果能较早地对 建筑物的结构进行耐久性评估 ， 并及 时采取相应 的 措施 ， 不仅会大大地减少安全事故的发生 ， 而且还能 降低正常使用的维护费用。而建筑物结构 的耐久性 是以其构件的耐久性为支撑的， 因此， 对结构构件的 耐久性评估显得尤其重要 。 目前 ， 对于钢筋混凝土构件的耐久性评估的方 法有很多 ， 如 ： 牛荻涛等人建立了根据混凝土立方体 抗压强度预测碳化深度的数学模型 ， 并给 出了估计 混凝土构件碳化寿命 的方法[ 1 ； 张小 刚等人采用模 四川建筑科学研究 第 3 7卷 糊数学和层次分析法理论 ， 建立了钢筋混凝土结构 耐久性 A H P — F U Z Z Y评定模 型 2 ； 金伟 良等人 在现 有混凝土桥梁耐久性等级模糊评估理论 的基础上 ， 提出一种改进的多层次模糊评估模 型 ； 惠云玲提 出了混凝土结构中钢筋锈蚀耐久性寿命评估和预测 方法 ； S a b n i s 等人结合工程实际建立 了一种结构 分级评定系统 ； K o h等人采用系统识别 ( S I ) 的方 法检测结构的耐久性损伤 ； 徐善华首次提出了大 气环境下混凝土碳化残量的随机模型 ， 并建立 了混 凝土结构的碳化耐久性分析方法和碳化寿命预测方 法 ； 吴瑾等人提出了氯离子环境下混凝土结构耐 久性寿命评估的方法 ； 朱剑泉等人基 于整体论 的 钢筋混凝土耐久性评估研究 ； 薛鹏飞等人基于灰 色关联度和模糊识别 的混凝土结构耐久性评估 。 由于钢筋混凝土的耐久性与很多 因素因子有关， 存 在很多偶然因素和不确定性 因素。因此， 本文采用 了一种模糊性和随机性相结合 的方法， 即模糊概率 评估模型， 该模型是对模糊综合评判法的一种继承 和发展。本文将从影响钢筋混凝土耐久性损伤的内 因和外因出发 ， 用模糊概率模型 对钢筋混凝土 构件的耐久性状况进行评估。 1 模糊概率评估模型 根据上述模糊概率理论， 建立评估模型的主要 步骤如下。 ( 1 ) 确定主要评估影响因子 u i ( i =l ， 2 ， ⋯， ) 和评估等级 j ( ． 『 =1 ， 2 ， ⋯， m) ， 从而建立评估影响因 子集 和评估等级集合 ， 即确定了两个论域 ： U = { 1 ， “ 2 ， ⋯ ， } ( 1 ) V= { 1 ， 2 ， ⋯ ， } ( 2 ) ( 2 ) 对 U中的评估影 响因子 ( i =1 ， 2 ， ⋯， n ) 作单因子评价 ， 即根据 u i 与评 估等级 i 的模糊关 系 ， 确定或选择其隶属函数 V j ( i ) ， 即确定了 是论 域 上的一个模糊子集 ： ； ： + ! +⋯ + ( 3 ) U 1 ／ ／ 2 “ “ 从而 ， 可确定影响因子论域 U与评估等级论域 的隶属 度关 系矩阵 R： R = 1 " 1 1 ／"1 2 r 21 1 " 2 2 r m 1 r Ⅱ l 2 ( 4 ) 式中元素 r j i 即为隶属度 j ( u i ) 。 ( 3 ) 确定评估影响因子 “ i 的模糊权重 丌 i ( i =1 ， 2 ， ⋯， ) ， 即把权重看成为模糊数： 叮 T i =“ 近似于 A I _ 0 ”= +． ． ． + + 上 + ． + 丛f 5 ) Ai ．1 Ai ，k Ai ．0 Ai ，k +1 Ai 。2 k 、 式 中A i ．。为相对权重 ， 可采用层次分析法 ( A H P) 来确定 ， 且应满足 ∑A i ，。=l； 系数 | ． 1 ( i=1 ， 2 ， ⋯ ，／7 , ； Z=1 ， 2 ， ⋯， 2 ) 可根据实际情况来选择 ， 由 模糊理论可取为0 ． 5 ， 0 ． 6 ， 0 ． 7， 0 ． 8 ， 0 ． 9中的任一个 数 ； A ． ． 1 ( Z=1 ， 2 ， ⋯， 2 ) 的值 由A I ． 0 值来合理确定。 在式( 5 ) 中， 模糊权重 叮 r i 应理解为论域 { A ， ⋯ ，Ai ．k， Ai，0， Ai，⋯ ，⋯ ， Ai ，2 k}上的一个模糊子集 ， 系 数 ( Z=1 ， 2 ， ⋯， 2 ) 及 1 分别为相应的隶属度。 ( 4 ) 利用模糊事件的语言概率公式 ， 即： ( 口 1 订 l +口 2 叮 『 2+⋯ +口 叮 T ) ( P) 垒 V ( 1 T ( p 。 )八 ⋯ ^叮 T ( p ) )( 6 ) a l Pl ‘ ‘ +a n pn P pl +⋯ +p n： 1 P( j ) = i ( 1 ) 叮 T l+ i ( “ 2 ) 叮 『 2+⋯ + i ( Ⅱ ) 盯 ( 7 ) 式 中1 T i 为第 个评估影 响因子 的模糊权重； p 为 相应论域 { A | ’ 】 ， ⋯， A i ， k ， A i ． 0 A i ． k + 一， A I I 2 k } 上的任 意取值 ； o i 为任意评估等级的第 i 个隶属度， 对于第 个评估等级而言 ， 口 即为 i ( u i ) 。从而 ， 可求 出各 评估等级 ； 的模糊概率 P ( ； ) 。 公式( 6 ) 中的算子“V” 表示“ 加” 的运算 ， 算子 “^”表示“ 取小” 。此外 ， 也可以根据实际问题， 用 其他算子来取代 “八”算子。本文采用“ 平均” 来取 代 “ ^”算子 ， 则更符合实际。 ( 5 ) 由信息集中原则， 即可获得综合评价。 信息集 中原则 ： 若 记评估等级 的模糊 概率 P ( j ) 为 ： P( )： +a j2 十⋯ + ( 8 ) j 1 j 2 j p j= 2O L jl 1 ( =1 ， 2 ， ⋯， m ) ( 9 ) 式中 为 i 的隶属度 ( Z =1 ， 2 ， ⋯， P ) 。 对式 ( 9 ) 进行归一化处理 ， 即 ： i = ，上 ， N= ． [ j ] ( 1 0m a x ) j 『 _ ， N 1 ≤ i≤ L j J L i J = 1 若某一评估等级的 与 值满足： 二 ≤ 5 ％ ( 1 1 ) N 则评估等级可定为 一 Ⅳ级 ， 否则 ， 评估等级可定为 Ⅳ级 。 为了方便计算 ， 本文将式( 5 )～( 9 ) 的计算过程 已编人程序 M a t l a b中。也就是： 只要将隶属度 r ． i 输 入该程序中， 出来的结果就是某一评价等级 的信息 ● ● ● ● ● ● ● - 袁秋平 ， 等 ： 钢筋混凝土构件耐久性的模糊概率模型 9 7 值 ， 运算过程运用 了 Ma t l a b语言编程来实现 ， 从 而可 以提 高运算速 度。然后 ， 进行归一化处理 ， 最 后 ， 用式 ( 1 1 ) 进行检验 ， 得出预测结果 。所 以， 实际 操作很简单。 2 钢 筋 混 凝 土 构 件 耐 久 性状 况 的评 估模型 2 ． 1 建立评估等级集合和评估影响因子集 参照文献 [ 1 3 ] ， 本文将 钢筋混凝土构件耐久性 表 1 影响因子分级评价标准 Ta bl e 1 Gr a di ng e va l u at i on c r i t e r i a o f t he i nflue nc e f a c t or s 状况等级划分为 A级 、 B级、 c级和 D级 4个等级 ， 即： 建立评估等级集合 V= { ， ， 。 ， ／ -／4 }= { A， ， C ， D}， 对应各等级采取的措施见表 1 。 混凝土构件的耐久性是指构件在使用过程中抵 抗外界环境或内部 自身所产生 的侵蚀 破坏 的能力， 而构件的耐久性损伤或耐久性破坏， 则指构件性能 随时间的恶化现象。从产生耐久性损伤的直接原因 来看 ， 可以将混凝土耐久性损伤原因分为内部原因 和外部原因。 所谓内部原因 ， 是指混凝土 自身的一些缺陷 ， 如 在混凝土内部存在一些 孔隙， 这些空 隙为空气 中的 二氧化碳、 水分与氧气 向混凝土内部 的扩散提供了 通道。另外 ， 混凝土 中的氯离子可以使混凝土中的 钢筋产生锈蚀 ； 混凝土 中的碱一集料反应 ， 也可能导 致混凝土开裂。 所谓外部原 因， 是指 自然环境和使用环境的恶 化。环境 中的二氧化碳 、 环境温度与环境湿度 、 酸雨 等 ， 将使混凝土中性化 ， 并使其 中的钢筋产 生锈蚀 ； 特殊环境 中的酸、 碱、 盐 ， 是导致混凝土腐蚀破坏 与 钢筋锈蚀破坏 的主要原 因。 综合上述 ， 并尽可能全面考虑影 响钢筋混凝 土 构件耐久性的各个因子 ， 同时， 为了避免重复考虑影 响钢筋混凝 土构件耐久性 的某些因子， 本文选取 了 环境类别 、 保护层残量碳化时间、 最大裂缝宽度和氯 离子含量裕度 比、 地震烈度共 5个影响因子 。 各影响因子与评估等级的模糊关系如下。 ( 1 ) 环境类别( u ) 从文献 [ 7 ] 中可以得知 ， 大气 环境对钢筋混凝 土构件的耐久性有很大 的影响 ， 本文依据耐久性规 定_ 1 ， 对环境类别进行等级划分 ， 详见表 l 。 ( 2 ) 保护层残量碳化时间( ： ) 国内外 的大量碳 化试验和碳化调查结果 均 表明 ， 混凝土碳化深度与碳化时问的平方根成正比， 假定碳化系数不变 ， 则保护层 残量碳化时间 “ ( 单 位 a ) 可用以下公式求得 ， 即： 2： ( ≥c时 ， M ： ： o ) 式中k= √ ￡ —— 碳化系数 ， 是反映碳化速磨 陕慢的综合 参数 ； c ——保护层厚度( 单位 m m) ； 碳化深度( 单位 m m) ； t ——碳化时间( 单位 a ) 。 显然 ， 保护层残量碳 化时间 越大， 其耐久性 越好。 目前 ， 国内外研究 尚未对该单 因子 的判别标 准进行准确 的划分 ， 根据 已有经验 ， 在本文中作者尝 试着划分其判别标准 ， 详见表 1 。 ( 3 ) 最大裂缝宽度 ( ) 根据文献 [ 1 6 ] ， 混凝 土结构 或构件 的裂缝子 项， 按下列规定评定等级 ： ① 结构或构件受力 主钢筋处的横 向和斜向裂 缝宽度可按表 2 、 表 3 、 表 4评定等级 。同时， 注意检 测时非荷载或其他作用引起的各种 因素对裂缝宽度 增大的影响； 9 8 四川建筑科学研究 第 3 7卷 表 2 Ⅱ。 Ⅲ。 Ⅳ级钢筋 配筋 的预应力混凝土结构或构件 裂缝宽度评定等级 T a b l e 2 C r a c k wi d t h g r a d e s o f t h e Ⅱ。 Ⅲ 。 I V- l e v e l p r e s t r e s s e d s t e e l r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t r u c t u r e s o r e l e m e nt s A级 B级 c级D级 第一类环境0～ 0 ． 4 0 0 ． 4 0～ 0 ． 4 5 0 ． 4 5～ 0 ． 7 0 >0 ． 7 0 第二类环境0～ 0 ． 2 0 0 ． 2 0～ 0 ． 3 0 0 ． 3 0～ 0 ． 5 0 >0 ． 5 0 第三类环境0～ 0 ． 3 0 0 ． 3 0～ 0 ． 3 5 0 ． 3 5～ 0 ． 5 0 > 0 ． 5 0 第 四类环境0— 0 ． 2 0 0 ． 2 0～ 0 ． 3 0 0 ． 3 0～ 0 ． 4 0 > 0 ． 4 0 表 3 I。 Ⅱ。 Ⅲ级钢筋 配筋 的混凝土 结构或构 件裂缝 宽度 评定等级 Ta b l e 3 Cr a c k wi d t h g ~d es o ft h e I， Ⅱ。 Ⅲ- l e v e l s t e e l r e i n f o r c e d c onc r e t e s t r uc t u r e s or e l e m e n t s A级 B级 c级 D级 第一类环境0～0 ． 2 0 0 ． 2 0～0 ． 3 5 0 ． 3 5～ 0 ． 5 0 > 0 ． 5 0 第二类环境0～ 0 ． 0 5 0 ． 0 5～ 0 ． 1 0 0 ． 1 0～ 0 ． 3 0 >0 ． 3 O 第三类环境0～ 0 ． 0 5 0 ． 0 5～ 0 ． 1 0 0 ． 1 0～ 0 ． 3 0 >0 ． 3 0 第四类环境0～0 ． 0 2 0 ． 0 2～ 0 ． 0 5 0 ． 0 5～ 0 ． 2 0 >0 ． 2 0 表 4 碳素钢 丝、 钢绞 线、 热处理 钢筋、 冷拔低 碳钢丝配筋 的 预应 力混凝土结构或构件裂缝宽度评定等级 Ta bl e 4 Cr ac k wi d t h g r a de s o f c ur bO n s t e e l wi r e． s t e e l s t r a nd- h e a t t r e a t e d s t ee l 。 c o l d— dr a wn l o w- c a r bo n s t ee l wi r e f or pr est r e s s e d r e i n f or c e d c o nc r e t e s t r uc t ur e s or e l e me nt s ]耋 A 级 B 级 c 级 。 级 第一类环境0— 0 ． 0 2 0 ． 0 2～ 0 ． 1 0 0 ． 1 0～ 0 ． 2 0 > 0 ． 2 0 第二类环境0— 0 ． 0 2 0 ． 0 2～ 0 ． 0 5 0 ． 0 5～ 0 ． 2 0 > 0 ． 2 O 第三类环境 ～ 0 ． 2 0 第四类环境 一 0 ． 1 0 ② 结构或构件因主钢筋锈蚀产生的纵向裂缝 宽度 ， 可按下列要求评定等级 ： I 级 ： 无裂缝 ； Ⅱ级 ： 无裂缝 ； Ⅲ级 ： ≤2 m m； Ⅳ级 ： > 2／ T i m。 ( 4 ) 氯离子含量裕度比( u ) 根据文献 [ 1 6 ] ， 氯离子腐蚀耐久性 等级按氯离 子含量裕度比进行评定 ， 按照以下公式计算 ， 其判别 标准见表 l 。 一[ ! ： ] “ 一 1 ．1 3 ／ o C 式中 [ C l 一 ] 为钢筋开始锈蚀时临界氯离子含量 ( ％) 按表 5取用 ； y 。为结构重要性 系数， 按 现行 《 建筑结构可靠度设计统一标准》 取用 ： 对安全等级 为一级或设计使用年 限为 1 0 0年及以上的结 构构 件， 取 1 ． 1 ； 对安全等级为二级或设计使用年限为 5 O 年的结构构件 ， 取 1 ． 0 ； 对安全等级为三级或设计使 用年限为 5年的结构构件， 取 0 ． 9 ；C 为钢筋表 面 的氯 离子 含 量 ( ％ ) 。对 环 境 中 无 氯盐 的一 般 大 气 环境 ， 直接检测混凝土 中氯离子含量 ( ％) ； 对近海 环境 ， 则按以下公式 戈= c ( 保护层厚度 ) 进行计算： ^． ．．． ．． ．一 c ( 0 ) = G 0 f 1 一 每 e x P ( 一 ￡ ) d ￡ 1 √ 订 0 式中 C( ， t o ) 为使用 t年后距 离 混凝土表 面 ( mm) 处氯离子含量； C 。 为混凝土表面附近的氯离 子含量 ( ％) ； ￡ 0 为构件已使用时间( a ) ； D 。 为氯离子 扩散系数 ， 可根据检测时结构构件的服役时间及测 定结果 ， 按上式进行反推氯离子扩散系数 ； 当数据不 足时 ， 按 D 1 =e x p ( 3 ． 5 6 w ／ c +3 ． 8 6 R H一3 2 ． 3 6 ) 进行 计算 ； w ／ c 为混凝土的水灰比。 表 5 氯离子的临界含量 Ta bl e 5 The c r i t i c al c on t e nt o f t he c hl o r i de i on 构件 预应力 暴露于氯化物 干燥 的或有防潮措 其他情况下 型 堡 塑堑 堡 圭 堕 塑堑堡 圭 望 圭 C l 一1 ／％0． 0 6 0 ． 1 5 1 ． 0 0 0． 3 0 ( 5 ) 地震烈度( n ) 生活经验可知 ， 进行评估的构件所在地 的地震 烈度也是影响构件耐久性 的主要 因素之一 ， 抗震烈 度越低 ， 对构件耐久性越有利 。抗震规范规定地震 烈度在 6度以下的地方 ， 可不要求抗震设计； 地震烈 度在 l 0度以上的地方 ， 不适合建建筑物 。在参照上 述规定 的基础上 ， 作者尝试着划分 了见表 1的判别 标准。 2 ． 2 确定评价影响因子的隶属函数 评价影响因子隶属度 的确定 ， 是进行评估的重 要环节。评价影响因子根据其性质可分为定量指标 和定性指标两类。从表 1可以看 出， 本文所选的评 价影响因子均为定量指标。表 2— 4给出了评价影 响因子与评估等级的关系。 在评价指标 “ i ( i =1 ， 2 ， ⋯， 5 ) 与评价等级 ( ， B， C ， D) 之间的模糊关系基础上， 可确定各评价影响 因子对于各评估等级的隶属 函数。本文选用了正态 分布隶属函数形式： 4 ( i )= 唧 i 3aS oi,2)2] L u： - J ( u i 一 ) ‘ O" i ) O- i 一 一 — ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． L— ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． L p p X X e e = = 、 、， u ， ／ C 袁秋平 ， 等： 钢筋混凝土构件耐久性的模糊概率模型 D( )= 一 [ ／u i 3 o,~ ； ai,1)2 ] L u： j - 式 中 = ； 口 | I k 为评价影 响因子 u i 的 等级划分标准值( i =1 ， 2 ， 3 ， 4， 5 ； =1 ， 2 ) ； 对应的值 见表 6 。 表 6 评价指标因子与评价等级的关 系 Ta bl e 6 The r e l a tion s h i p be t we e n e v al ua tio n f a c t or s an d e v alua tion g r a de s 工业园区， 西钢 厂一扎 车 间距 燃重 油 的加热 炉约 2 0 0 i n ， 加热炉有高耸烟囱排放烟尘。挡风支架距地 面约 1 1 ． 5～1 4 r n ， 该批挡风支架服役 已经 3 8年 ， 其 所处环境为典型工业区环境 ， 属于第二类环境 ， 当地 的地震烈度为 6度。挡风支架柱为矩形截面。预测 的是南柱 一2 4上部 ， 实测数据见表 8 ， 该柱上部纵向 裂缝宽度很小 。该柱 自 1 9 9 6年检 测至 今 已有 l 3 年 ， 目前 ， 柱表面无明显裂纹及其他耐久性问题 ， 显 现出良好的耐久性。 表 8 相对权重 的取值 Tab l e 8 Th e v alue o f t he r e l a tive we i g ht 南柱 一 2 4 均值 上部 保护层厚度 碳化深度 混凝土中 ／ ram ／ m m 氯离子含量 堡 堕 堡 亘 壁 4 7． 1 2 3． 6 9 ． 4 1 0． 1 0． 01 7 ％ 2’ 3 钿普、 亚甫 根 据 实 际 数 据 计 算 ， 可 得 各 影 响 因 子 对 于 各 个 尊 ， 妻 篓 摹 苎 i 时 ， ! 要 评 估 誉 美 言 9 川 o 口 口’ 经典的权重确定方法 ， 本文在参考文献 [ 1 7 ] 的基础 。 估等级的隶属度 上 ， 通过类 比分析 ， 表 7给出了相对权重的取值 。T a b l e 9 T h e d e g r e e 。 f me mb e ． p 0 f e a c h 0 f t h e i n n u e Ⅱ c e 表 7 相对权重的取值 T a b l e 7 T h e v alu e o f t h e r e l a ti v e w e i ght ／ l i , l i t i , 0 ，A i ． 因子及权重 因子及权重 “ “ “ 在相对权重的基础上 ， 可 以给出各评价影响因 子的模糊权重 ， 建议采用如下形式 ： 叮 T i =“ 接近于 A I ． 0 ” O． 6 O． 8 1 ． 0 O ． 8 0 ． 6 =— —+一+一+一+一 Ai ．1 Ai ，2 Ai ，0 Ai ，3 Ai ，4 式中 系数 AI 】 =A i ． 0— 0 ． 1 0 ， A i 。2：A i 。 0— 0 ． 0 5 ， A i 。 =Ai ．0 + O ． 0 5 ， A i ． 4 =A I 0+ 0 ． 1 0 ； 根据评 价影响 因子 的性质 ， 可建议系数 ( - 『 =1 ， 2 ) 均取 0 ． 6 ， 卢| j ( _ 『 = 3 ， 4) 均取 0 ． 8 。显然 ， 该模糊权重可以覆盖权重取 值的波动范围。 确定 了各评价影响 因子的隶属度和模糊权重 ， 然后 ， 利用模糊概率公式 ( 6 ) ， ( 7 ) 来计算各评估等 级的模糊概率 ， 再 由信息集 中原则 ， 即可得到评估 的 结果 。 3 实际算例 工程概况： 根据文献陕西钢厂位于西安市东郊 f ac t ors f o r t he e va l uatio n gra de 各评价影响因子 的模糊权重如下 ： O． 6 O． 8 1 ． O O． 8 0． 6 霄 6 丽+ 6 + 6 而+ 6 + 6 0． 6 O． 8 1 ． O 0． 8 0． 6 霄 2 ． 而+ + + + 而 O． 6 0． 8 1 ． 0 O． 8 0． 6 ， + + + + 0． 6 0． 8 】 ． O 0． 8 0． 6 丽+ + 而+ + O． 6 0． 8 】 ． O 0． 8 0． 6 s ；+ + 西 + + ； 然后 ， 利用模糊概率公式( 6 ) ， ( 7 ) ， 可得如下信 息值 ： = [ 2 0 ． 2 9 7 3 2 3 ． 8 7 5 0 3 ． 5 8 1 3 0 ] 各等级 的归一化信息集中值为 ： A = 42 ． 5％ B = 5 0％ 盯c = 7． 5％ D = 0％ 根据上述计算结果可知 ， 该柱上部耐久性状况 为B 级 ( 一般 )， 偏 向于A级(良好 )， 可 不采取修复 ( 下转第 1 4 5页) 2 0 1 1 N o ． 1 贾玉琢 ， 等： 基于时程分析法分析 5 0 0 k V长短腿猫头直线塔的地震反应 1 4 5 E L C E N T R O南北 向波时 ， 两种塔型的该部分单元轴 力值除了大小有变化外 ， 轴力方向也相反 ， 时程反应 曲线在形状上大致呈反对称。 5 结 论 ( 1 ) 长短腿铁塔 的整体 刚度较 等长腿铁塔大 ， 在 山区进行铁塔设计 时， 可以考虑优先选用长短腿 铁塔。 ( 2 ) 在地震动作用下 ， 长短腿铁塔的短腿支座、 短腿一侧塔头附近的主弦杆为薄弱环节 ， 在进行长 短腿铁塔设计时 ， 必须加以注意。 ( 3 ) 长短腿铁塔容易在塔腿部位形成局部扭转 振型， 对整个铁塔 ， 特别是对支座反力和塔腿附近杆 件内力产生了很大的影响。 本文对长短腿输 电塔地震反应分析采用的是一 致输入模型， 由于长短腿输电塔受导线的影响很大 ， 并且 ， 高压输电塔一导线体系的空间跨度往往很大 ， 因此， 还需要进一步研究高 长短腿输 电塔一导线体 系地震动多点输人的性能。 参 考 文 献： [ 1 ] 王东升 ， 冯启 民， 翟桐． 近断层地 震动作 用下钢 筋混凝 土桥 墩 的抗 震性 能 [ J ] ． 地 震 工程 与 工程 振 动 ， 2 0 0 3 ， 2 3( 1 ) ： 9 5 — 1 0 2． [ 2 ] 尹荣华 ， 李东亮 ， 刘 戈林 ， 等． 高压输 电塔震害及抗震研究 [ J ] ． 世界地震工程 ， 2 0 0 5， 2 3 ( 1 ) ． [ 3 ] D I RT 5 0 9 2—1 9 9 9 1 1 0～5 0 0 k V架空送 电线路设 计技 术规程 [ S ] ． [ 4 ] G B 5 0 2 6 0 — 9 6电力设施抗震设计规范[ s ] ． [ 5 ] 岳茂光 ， 李宏男 ， 王东升 ，翟桐． 行波激励下输 电塔一 导线体 系纵向地震反应分析[ J ] ． 中国电机工程学报， 2 0 0 6 ， 2 6 ( 2 3 ) ． [ 6 ] 李宏男， 白海峰． 高压输电塔一线体系抗灾研究的现状与发展 趋势[ J ] ． 土木工程学报 ， 2 0 0 7 。 4 0( 2 ) ． [ 7 ] 李宏男， 石文龙 ， 贾连光． 考虑导线影响的输电塔侧向简化抗 震计算方法[ J ]． 振动工程学报， 2 0 0 3 ， 1 6 ( 2 ) ： 1 0 1 ． 1 0 5 ． [ 8 ] H a r i k r i s h n a P ， S h a n m u g a s u n d a r a m J ， e t a 1 ．A n a l y t i c a l a n d e x p e r i — me n t a l s t u d ie s o n t h e g u s t r e s p o n s e o f a 5 2 m t a l l s t e e l l a tt i c e t o we r u n d e r w i n d l o a d i n g [ J ]．C o m p u t ．＆s tn m t ． ， 1 9 9 9 ， 7 0 ： 1 4 9 — 1 6 0 ． [ 9] 何敏娟 ， 杨 必峰． 江阴 5 0 0 k V拉线式输 电塔脉动实测 [ J ]． 结 构工程 ， 2 0 0 3 ( 3 ) ： 7 6 - 8 1 ． [ 1 O ]虞终军， 马人乐 ， 徐荣璞． 大跨度钢塔 的多点地震输入反应 [ J ]． 特种结构 ， 1 9 9 9 ( 4 ) ： 1 - 3 ． ( 上接 第9 9页) 或其他提高耐久性 的措施。同时 ， 在用模糊综合评 判法预测该柱时， 耐久性 状况为 B级 ( 一般 ) ， 可 以 得出： 用模糊概率评估模型进行预测更接近于实 际 情况 ， 因此 ， 该方法 比传统 的模糊综合 评判法更优 越 。 4 结论与展望 本文首先对模糊概率理论进行 了阐述 ， 然后 ， 从 影响钢筋混凝土耐久性损伤的内因和外 因出发 ， 综 合