要预测钢闸门结构的剩余寿命, 首先要考虑如 何确定钢闸门结构寿命评估准则, 即寿命终止的确 切定义. 当以可靠度作为结构剩余寿命的评估指标 时, 结构寿命终止定义为 : 结构可靠度低于某一水

　　的函数. 由于 R 0 在设计时就已知, 因而时变抗力的 确定归结为 Υ( t) 的确定. 由于本文主要考虑锈蚀引 起抗力的变化, 因此问题最终归结为如何根据锈蚀 规律来确定 Υ( t). 这里分为两种情况: Υ( t) 为确定性 力的形式书写的和锈蚀后构件仍符合平面假设, 且 忽略构件宽度方向的锈蚀 . 对于图 1 所示的截面, 其截面模量近似为

　　目前, 我国水工钢闸门已安装 300 多万 t, 价值 100 多亿元 由于荷载、 . 材料内部及环境作用等因素 的影响[ 1 ] , 随着这些闸门使用年限的增长, 闸门的老 化问题日益突出, 这就需要对它们进行安全评估及

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　　寿命预测. 传统的做法是利用现有的检测手段, 应用 数学、 机械及力学理论对现役钢闸门进行安全评估 结果过多依赖专家经验, Hale Waihona Puke Baidu乏足够充分的理论依据 .

　　由于现役闸门已使用了一段时间, 它在继续使 用期 tM 内最大荷载的统计参数不同于设计基准期 t 内最大荷载的统计参数[ 5 ]. 对于设计时的闸门而言, 其荷载的统计参数都是以 t= 50 a 为基础确定的, 所 以现役闸门结构可靠性分析时不能直接用设计时的 荷载标准, 而应另作分析 本文对现役闸门结构所受 . 的可变荷载取值进行了分析, 采用类比的方法确定 了荷载评估基准期 tE 及荷载的统计参数. 由于荷载 的统计分析篇幅较长[ 6 ] , 本文仅给出静水压力 p W 闸 门在已经使用期 tP = 10 a、N = 30 a 及 t= 50 a, tM 前 t 后均按 Σ= 1 a 计算, 不同 tE 对应的统计时段数 n E 及 相应的 K W 、 W 值见表 3. K W 为 p W 均值与标准值之 比, 为 p W 的变异系数. W

　　本文对受拉、 受压及受剪构件也进行了计算, 结 果表明, 受拉和受压构件的 Α与上述结果一样, 但是 ×Α就可得到各种安全级别闸门的 Β0 , 结果见表 2.

　　结构抗力随时间变化是一维或多维的非平稳随 机过程, 对其描述的方法多种多样, 这里采用较为简 单的随机过程模型[ 7 ] , 即 R ( t) = Υ( t) R 0 函数和随机变量. 3. 1Υ( t) 为确定性函数

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　　以闸门结构中常用的工字型截面 ( 见图 1 ) 为 例, 说明受弯构件 Υ( t) 的确定. 假定功能函数是以内

　　门 30 a, 中、 小型闸门 20 a. 本文建议将上述两个数 值作为闸门的 tN , 同时将闸门在 tN 终止时的 Β 作为 钢闸门结构构件的目标可靠指标 ΒT、 0 及折减系数 Β 结果, 见表 1. 表中 d 0 为钢板的初始厚度, 上行数据 为露顶门的, 下行为潜孔门的.

　　受剪构件的 Α比上述结果低 0. 05. 由于在钢闸门结 构中, 构件受剪破坏不起控制作用, 因此, 为了统一 方便使用, 建议统一将 Α取为: Α 0. 8 ( 大) , Α 0. 9 = = ( 中) , Α 0. 85 ( 小). 将现行闸门规范校准所得的 ΒT =

　　平时, 就认为结构达到了寿命的终点. 为了通过衡量 结构构件的可靠指标 Β 来预测构件的剩余寿命, 则 应首先确定出最低可靠指标 Β0. 由结构设计使用寿 按其设计预定目的正常使用的时间. 对于闸门来说, tN 相当于文献 [ 4 ] 中规定的闸门的折旧年限, 大型闸 闸门构件的 Β0. 经过计算分析得出了大、 中及小型

　　摘要: 基于可靠性原理, 确定了现役钢闸门结构构件最低可靠度设置标准. 采用类比的方法确定 了现役钢闸门结构可靠度评估时荷载的统计参数, 建立了钢闸门结构构件抗力的衰减模型. 在此基 础上, 提出了基于可靠度理论的现役钢闸门结构剩余寿命预测算法, 并以受弯构件为例, 对其剩余 寿命进行了预测. 结果表明, 提出的方法在预测闸门构件剩余寿命时是有效的 . 关键词: 钢闸门; 剩余寿命; 预测; 可靠度 中图分类号: TV 311. 2文献标识码: A

　　而采用可靠度理论评估现役钢闸门安全度及寿命预 此, 本文提出了基于可靠度理论的现役钢闸门结构 构件最低可靠度标准的设置方法及寿命预测算法, 为我国水工钢闸门结构采用基于可靠度理论的安全 评估技术标准做理论上的准备和探讨 .

　　作者简介: 李典庆 (19752) , 男, 湖北十堰市人, 博士生, 主要从事工程结构可靠度和风险评估方面的研究. 唐文勇 ( 联系人) , 男, 副教授, 电