汽车荷载分项系数对桥梁构件可靠度的影响及修正

为了明确汽车荷载分项系数变化对桥梁构件可靠度水平的影响规律,利用校准法对受拉、受弯、大偏心受压(短柱)、轴心受压(短柱)、受剪共5类受力构件,选取0.1,0.25,0.5,1,1.5,2.5六种活恒载效应比,进行了不同汽车荷载分项系数条件下构件的可靠度分析。对于可靠度指标分布不均匀的状况,提出了可靠度修正系数的概念并进行了验证计算,对不同类型构件按照活恒载效应比给出了可靠度修正系数的计算结果。结果表明:汽车荷载分项系数由1.4递增至2.4时,各类构件可靠指标均呈增大趋势;活恒载效应比小于1时,该分项系数每增加0.2,构件可靠指标随之增大0.1~0.3,活恒载效应比大于1时,该分项系数每增加0.2,构件可靠指标随之增大约0.4;活恒载效应比大的构件可靠指标值偏高,且该类构件可靠指标受汽车荷载分项系数的影响也较大;所提出的可靠度修正系数能够调整抗力值以达到目标可靠指标的要求,该系数分布于0.4~1.1之间,各类型构件可靠度修正系数分布规律一致,均随活恒载效应比及汽车荷载分项系数的增大而减小。     

超重车辆对公路桥梁安全性的影响

根据结构可靠度理论,深入研究了公路超重运输车辆对钢筋混凝土受弯构件安全性的影响规律。首先,以恒载和汽车荷载作为安全性分析的最基本荷载组合,通过引入汽车活载影响系数,构造考虑不同汽车超重水平因素的结构功能函数,提出了基于一次二阶矩法的超载桥梁安全性分析数学模型。进而,以85桥梁规范和04桥梁规范钢筋混凝土受弯构件承载能力极限状态设计表达式为依据,按《公路工程可靠度设计统一标准》建议的抗力与荷载效应统计参数,详细计算了不同活载影响系数对钢筋混凝土受弯构件可靠指标的影响规律。计算结果表明,超重运输对钢筋混凝土受弯构件可靠指标有显著的影响,在活载影响系数取值一定的情况下,设计采用的汽车荷载效应与恒载效应所占比值越大,超载对桥梁结构安全性的影响越明显。     

不同设计基准期桥梁结构可靠指标的动态分析

基于影响桥梁结构可靠度的基本因素,考虑恒载与汽车荷载效应的基本组合,通过推算汽车荷载在不同设计基准期内的统计参数,采用可靠度校准法对不同设计基准期下桥梁结构的可靠度进行分析。并由JC法计算不同破坏类型受力构件的目标可靠指标值与结构抗力均值。结果表明,目标可靠指标与设计基准期近似呈线性递减关系,不同基准期下达到同一目标可靠指标所需抗力均值与设计基准期近似呈线性递增关系。     

在役混凝土桥梁安全性评估目标可靠指标研究

通过规范环比法分析比较了建国以来我国颁布实施的6部公路桥梁设计规范的安全度,结果表明,早期规范公路桥梁设计规范中钢筋受拉破坏控制构件的安全系数高于85规范和04规范,但混凝土受压破坏控制构件安全系数基本一致。进而对单一安全系数极限状态表达式进行了可靠度分析,并回归得出了单一安全系数与可靠指标的关系。以此为基础,确定了历版规范对应的承载能力极限状态目标可靠指标。最后根据国内相关规范及研究成果,确定了在役混凝土桥梁安全性评估目标可靠指标,为合理评估在役混凝土桥梁安全性能提供了依据。     

基于评估荷载发生概率的在役混凝土桥梁可靠度分析方法

针对影响桥梁安全性的因素具有较多不定性的特点,应用随机可靠度理论,对在役混凝土桥梁荷载概率模型、抗力概率模型、可靠度评估流程、可靠度计算方法等方面进行了研究。基于可变荷载在评估基准期内的不同取值方式,提出了基于评估荷载发生概率和基于评估基准期荷载极大值的构件可靠度计算方法。从可靠指标的延续性出发,考虑构件抗力随时间变化,提出在役混凝土桥梁可靠度的预测方法。研究结果表明:两种方法可靠指标预测曲线规律是一致的,后者是前者的特例,且比前者偏于安全;预测初期两种方法可靠指标的计算结果与以往方法较为接近,预测后期两种方法可靠指标下降规律与以往方法基本一致。两种方法均偏于安全,对于荷载随时间增长较快的桥梁结构是适用的。     

基于可靠度的结构风险损失研究

以总费用最小为目标，研究结构可靠度，通过对轴心受压构件的分析，给出风险损失与结构可靠指标之间的定量关系，分析结果表明风险损失与结构可靠指标之间大致上呈指数关系。     

非平稳车载及抗力劣化进程下混凝土桥梁时变可靠性评估

为实现同时考虑车载过程及抗力劣化进程非平稳性的在役混凝土桥梁构件时变可靠性评估，首先，联合时域内的动态广义极值分布模型及蒙特卡洛模拟实现对连续非平稳车载过程的极值建模，介绍基于Gamma过程的在役混凝土桥梁构件抗力非平稳劣化模型的建立及更新；其次，综合考虑边际救生成本准则、个体风险准则及社会风险准则对运营阶段目标可靠度指标取值进行讨论，为时变可靠性评估提供基准安全边界；最后，在基于风险函数的时变可靠性分析方法框架之下建立同时考虑车载及抗力非平稳性的时变可靠性分析方法，其中借助高斯数值积分及泰勒级数展开解决时变可靠性的求解问题，并采用一个实桥分析案例对上述分析流程的应用进行说明。研究结果表明：当荷载参数截口分布呈现多峰形态时，可采用广义极值分布函数族中的极值Ⅰ型分布对其年最大分布进行描述；交通量的持续增长将导致变量年最大分布位置参数的不断提升及尺度参数的不断下降；综合考虑3种可靠度指标分析准则，建议在役混凝土桥梁构件运营阶段年目标可靠度指标取为3.98，具体评估工作中不能忽略基准期对目标可靠度指标的影响；通过时变可靠性评估工作的开展，可获取构件在未来较长服役期内可靠度指标的变化情况、服役状态达到临界安全水平所对应的时间节点以及构件可靠性冗余度的时变情况；该类结果的获取可为在役桥梁全寿命维养策略制定等工作提供直接参考。     

恒载性超载对在役桥梁受弯构件可靠性的影响规律

为深入研究恒载性超载对在役桥梁安全性的影响程度,以加固后桥梁名义恒栽效应与原名义恒载效应之比作为恒载超载系数,详细分析了在役桥梁受弯构件可靠指标随恒载超载程度的变化规律.鉴于新老桥梁设计规范极限状态设计表达式的不同,采用<公路工程可靠度设计统一标准>建议的抗力与荷载效应的统计参数,分别计算了与不同恒载超载系数对应的受弯构件可靠指标.计算结果表明,随着恒载标准值效应所占比重的增加,恒载性超载对桥梁结构安全性的影响愈明显.桥梁结构或构件隐含的可靠度越高,相应结构或构件的抗恒载性超载能力越强.在满足目标可靠指标要求的前提下,结构或构件容许一定程度的超载作用.     

公路路线设计可靠性分析

考虑公路路线设计指标不确定性(随机性),以可靠度理论为基础,建立设计指标极限状态下功能函数,利用一次二阶矩法求解可靠指标.通过可靠指标来分析平面全无控制交叉口停车视距设计,并与目前公路技术标准进行比较.同时对影响停车视距可靠性的各随机变量进行敏感性分析,结果表明车辆运行速度均值和方差及路面摩擦系数均值对停车视距设计指标可靠性影响最大.从而也验证了基于可靠度理论的公路路线设计比传统的定值设计法更为科学合理.     

偏压构件裂缝宽度计算公式探讨

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（ＪＴＪ０２３－８５），仅对受弯构件裂缝提出了计算公式，而没有提及其他受力构件。本文从偏压构件裂纹判别，到我件裂缝两种计算方法，并结合实例，进行了初步分析。     

已建桥梁主梁在复合受力状态下的评估指标计算

针对在用桥梁主梁的复合受力特点，利用层次分析法原理，合成了构件在单一破坏模式下不同受力状态的可靠指标。其中判断矩阵的建立实质上修正了动态可靠度计算中，由于沿用设计阶段的荷载和抗力的概率模型而带来的误差，提出了在用桥梁结构中主梁的可靠性评估指标的实用计算方法。     

车辆轴限对钢筋混凝土桥梁可靠度和加固费用的影响

为了分析车辆限载对钢筋混凝土桥梁可靠度和加固费用的影响，基于实测车辆动态称重数据和可靠度理论，研究了桥梁可靠度及其年均加固费用与车辆轴限值的关系。首先根据车辆动态称重数据统计得到交通荷载资料，在保持车货运输总重不变的前提下，采用蒙特卡罗法模拟不同轴限值约束下的随机车流。然后，计算桥梁在不同轴限值下的时变可靠度，结合不同加固方案所引起的可靠指标变化确定桥梁剩余使用寿命及其年均加固费用，并拟合确定轴限值与年均加固费用的关系曲线。最后，以湖南某地区的实测车辆动态称重数据及一座典型的钢筋混凝土简支T梁桥为例进行分析说明。研究结果表明：对桥梁进行限载可以减缓桥梁可靠指标的下降速率；在车货运输总重保持不变的条件下，轴限值越大，桥梁的可靠指标下降越快，桥梁使用寿命越短；当轴限值不超过10 t时，桥梁使用寿命可以达到设计使用年限，而当轴限值超过16 t后，桥梁结构的可靠指标随时间下降明显，在达到设计使用年限之前需要采取加固措施；采用3种常见的方案对桥梁进行加固后，桥梁剩余使用寿命随轴限值的增加均呈明显的下降趋势；随着轴限值继续增大，3种加固方案对桥梁剩余使用寿命的影响越来越小，而桥梁年均加固费用却随轴限值的增大呈指数型增长。     

“公路桥梁可靠度研究”通过鉴定

由中交公路规划设计院主持的历时7年完成的交通部重点科研项目“公路桥梁可靠度研究”于1995年12月15日通过交通部主持的技术鉴定。该项目是在西安公路交通大学、湖南大学、重庆交通学院、吉林交通科学研究所等10余家单位的共同努力下完成的。“公路桥梁可靠度研究”以大量的调查和实际观测数据为基础，通过深入细致的概率分析计算，获得了各类荷载和抗力的统计参数，公路桥梁主要构件的可靠指标、荷载和抗力分顶系数、荷载组合系数以及材料质量控制等研究成果。专家们认为，该项目所获得的宝贵资料和分析结果为《公路工程结构可靠度设计统…     

基于名义失效概率的混凝土梁式桥承载能力可靠性评定

参照既有规范中结构评定的方法,利用理想结构建立了混凝土梁式桥主梁体系承载能力可靠性评定的体系结构,将评定体系临界值的计算归为单梁名义失效概率的计算.通过对二级公路延性构件不同承载能力下降状况下单梁名义可靠指标与活恒载比值关系的分析,得到二级公路单梁名义可靠指标临界值,进而通过士0.5的调整得出了一级公路和三级公路相应的...     

关于公路桥梁结构设计可靠性的探讨

按照规范设计准则进行公路桥梁结构设计，只保证了公路桥梁结构件极限状态的可靠度对目标可靠度的最小偏离，实际上无法得知构件的状态窨是安全的还是不安全的；并且由于规范仅仅采用一次二阶矩的方法来确定分项系数，对于多设计点的问题，分项系数的合理性就难以保证了。为此从结构设计中设计参数的确定方法出发，对设计过程进行了几何描述，阐述了设计参数确定的途径，指出按照这种分析方法得到的设计参数并一定能保证结构的可靠性。问题解决的方法是对结构构件进行可靠度分析。通过对算例的分析说明了按可靠度进行结构设计的设计参数的确定原。     

对柔性路面可靠度选择的几点建议

本文以现行《公路柔性路面设计规范》为依据，综合国内外在路面设计中选取可靠度值的经验，提出柔性路面可靠度的选取方法和范围，为将来我国柔性路面设计规范纳入可靠度植提供参考意见。     

基于可靠性的桥梁抗剪承载力临界寿命曲线

为建立基于可靠性的在役T形截面简支梁桥抗剪承载力临界寿命曲线,并提出相应的受剪承载力剩余寿命实用预测方法,以设计目标可靠指标降低0.5为受弯构件抗剪承载能力最低可靠指标。在引入抗力简单随机过程模型的基础上,通过计算不同评估基准期与最低可靠指标对应的构件抗力相对折减系数限值,建立了基于抗力折减系数限值的受弯构件抗剪承载能力临界寿命曲线和预测方法。最后,以某20 m简支T形梁桥为例进行抗剪承载力寿命预测,计算结果表明,本文提出的抗剪承载力寿命预测方法简单实用,与基于可靠度的在役桥梁承载能力剩余寿命预测方法是等效的,避免了寿命预测中复杂的可靠指标计算过程,可用于在役桥梁受弯构件抗剪承载力寿命预测。     

连续梁桥结构体系可靠度分析

列出了典型桥梁体系可靠度与构件可靠度之间的区别与联系，讨论了常见桥型的几种体系可靠度分析方法，并通过计算一座例桥的体系可靠度指标加以验证。     

考虑目标可靠指标时变的既有桥梁动态可靠度评估

目标可靠指标是结构可靠性鉴定的基本依据，目前，既有桥梁可靠度评定都没有考虑目标可靠指标的时变性，可能会导致评估结论出现偏差。对考虑目标可靠指标时变的既有桥梁动态可靠度评估方法进行探讨。基于该方法，对马迹塘公路桥进行承载能力可靠度评估，并预测该桥的剩余寿命。     

沥青路面结构的可靠度优化设计

本文以交通部１９８７年施行的《公路柔性路面设计规范》为基础，首先介绍了沥青表面可靠度设计的有关概念和方法，根据室内外大量实测资料提出了设计和施工参数的统计分析结果，然后，以统计可靠指标为约束条件，费用为目标函数，运用改进的网格优化算法，提出了沥青路面结构的可靠度优化方法，并编制了“沥青路面辅助设计系统”。