在役PC桥梁承载力可靠度评估

为了评估承载能力极限状态下在役预应力混凝土桥梁的可靠度,建立在役预应力混凝土桥梁构件的受剪、受弯抗力概率模型,建立了恒载、汽车荷载效应概率模型。结合在役桥梁构件基于可靠度指标的分级原则,对一座服役23年的预应力混凝土梁桥进行可靠度评估,评定的桥梁等级与规范评定结果一致。本文方法可为在役预应力混凝土桥梁的可靠度评估提供参考。     

考虑结构损伤的在役混凝土桥梁有限元模型修正方法

混凝土桥梁结构及材料参数在服役期间处于动态变化过程(如材料劣化),在桥梁完工投入运营之后再测定桥梁的材料或者结构参数较为困难,且采用基于桥梁初始设计参数建立的有限元模型来对其进行模拟的精度有限。为建立考虑结构损伤的在役混凝土斜拉桥的高精度有限元模型,提出了一种基于桥梁荷载试验的混凝土斜拉桥有限元模型修正方法。首先以一座混凝土斜拉桥为依托工程,建立了桥梁初始Midas有限元模型。在考虑混凝土斜拉桥结构特点、施工误差以及可能出现的结构损伤部位的基础上,选取4个结构参数及1个试验参数作为待修正参数。根据依托工程桥梁荷载试验特点及常规试验内容,选择了4个覆盖了结构静、动力特性的指标作为目标函数,根据有限元计算结果建立了待修正参数与目标函数之间的响应面方程。最后根据依托工程荷载试验的结果,结合响应面方程对初始有限元模型进行了修正。结果表明:采用修正后参数的计算结果与实际桥梁施工情况相符,修正后的桥梁有限元模型具有较高精度,可较好地反映出实际桥梁工程在弹性阶段的静、动力力学状态;所提出方法可通过桥梁荷载试验来反推桥梁当前状况下的参数状态,实现对桥梁结构的精确模拟,该方法不仅适用于新建桥梁也可对长期运营的桥梁的结构状态进行反推和模拟。     

模糊综合评价方法在桥梁耐久性评估中的应用

对在役混凝土桥梁结构耐久性进行评估是评价其工作性态是否满足设计要求的关键所在。将桥梁划分成桥梁结构、桥梁构件2个层次,并按照不同构件内的耐久性劣化影响因素的差异选取各因素隶属函数,从而建立了在役混凝土桥梁结构耐久性的2层次多指标评估模型。桥梁整体耐久性划分为5个模糊等级,对应于完好、较好、较差、差、危险5个耐久性状态。该文基于模糊数学理论,利用最大隶属原则评定了一实桥的耐久性等级。     

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。     

在役预应力混凝土连续刚构桥梁承载能力评定

本文对在役预应力混凝土连续刚构桥梁承载力检测评定开展研究,系统讨论了桥梁缺损状况、材质状况与状态参数的检测评定以及分项检算系数计算;建立了空间有限元计算模型,分析了基于检测结果的承载能力评定,研究结果可为同类在役桥梁承载能力评定提供参考。     

基于动态贝叶斯网络及构件性能退化的钢板组合梁桥时变可靠性分析方法

为分析构件性能退化对钢板组合梁桥可靠性的影响,提出一种基于动态贝叶斯网络(Dynamic Bayesian Network, DBN)的时变可靠性分析方法。该方法首先依据材料劣化公式建立钢板组合梁桥抗力退化模型;然后基于DBN构建组合梁桥构件性能退化初始模型,利用钢板组合梁桥抗力退化模型随机生成不同变量组合作用下的抗力数据,对该初始模型进行训练,通过参数学习得到DBN先验模型及节点条件依赖关系,并加入观测节点及可靠度节点,建立适用于可靠性分析的DBN模型;最后输入桥梁检测数据,实现桥梁可靠度指标更新。采用该方法和蒙特卡洛法对某钢板组合梁桥时变可靠性进行分析,结果表明：2种方法预测结果基本一致,该方法可准确预测钢板组合梁时变可靠度;以可靠度为寿命评价指标,输入该桥运营60年时的检测信息,更新前、后该桥的使用寿命分别为75年、64年,应提前对桥梁采取维修与养护措施。     

在役公路钢桥可靠性评估方法研究

为构建在役公路钢桥安全评估技术,保证在役桥梁的运营安全,研究分析基于可靠指标和基于分项系数2种可靠性评估方法。依据公路桥梁承载能力检测评定规程中的钢结构桥梁承载能力检算系数和活载影响修正系数,建立在役钢桥劣化状态极限状态方程,利用0．618优化法,得到2种评估方法相应技术参数及指标。研究表明,公路钢桥技术状况可按优、良、中、差、劣和失效6种等级区间划分。基于可靠指标评估方法中,优、良、中、差、劣5种桥梁技术状况,分别对应评估目标可靠指标为4．2、3．8、3．5、3．3和3．0;基于分项系数评估方法中,优、良、中、差、劣5种桥梁技术状况,分别对应抗力分项系数为1．35、1．25、1．2、1．15和1．1。2种评估方法可认为是等效统一的。     

基于监测数据的在役RC梁桥运营可靠度分析

为研究基于监测数据的在役RC梁桥运营可靠度分析方法,对我国某高速公路某大桥进行长期的交通荷载监测,并对其中卡车荷载的部分参数进行简要分析。引入桥梁耦合振动分析系统取代传统影响线加载方法,获取在役RC桥梁的汽车荷载效应样本,并通过抗力、恒载效应、汽车荷载效应概率分布模型的建立,给出在役RC桥梁的运营可靠度分析方法,并通过对一座典型RC梁桥的运营可靠度分析,验证了该方法的适用性。结果发现:所建立的分析方法能够应用于在役RC梁桥的可靠度分析,通过对典型RC8m板桥的运营可靠度分析发现,当结构劣化所引起的抗力折减系数不低于0.80时,在当前荷载水平下,其运营可靠度均能达到延性破坏构件的目标可靠指标。     

在役桥梁结构横向连接状态的评价方法研究

以某公路桥梁的检测及状态评估为背景，结合桥梁的荷载试验，介绍了在役桥梁横向连接状态的评价方法，提出了基于挠度测试与理论横向分布系数对比的桥梁横向连接的评判方法，并对其评定过程进行了分析。     

混凝土桥梁随机劣化过程的Monte-carlo模拟

混凝土桥梁由于本身抗力的衰减以及外界因素的影响,结构性能不断劣化.对桥梁结构劣化过程的分析与预测是桥梁管理优化的基础.由于桥梁劣化影响因素具有一定的随机性,该文利用随机模拟分析方法-Monte-carlo方法分别建立了无维修和考虑不同维修效果两种情况下的混凝土桥梁随机劣化模型,并通过实例分析验证了模型的可行性.     

基于加权Kendall相关系数和序贯代理模型的有限元模型修正

为了提高桥梁结构有限元模型修正的效率和效果，提出基于加权Kendall相关系数和序贯代理模型的有限元模型修正方法。首先，建立基于目标响应误差和待修正设计参数灵敏度的加权Kendall相关系数指标，并采用凝聚层次聚类算法，合理确定待修正设计参数的数量和位置，保证待修正设计参数对目标响应具有合适的解耦能力；其次，为解决传统一次性代理模型法在构造代理模型过程中产生的欠采样或者过采样的问题，采用基于FLOLA-Voronoi通用序贯设计策略的序贯代理模型法，提高构造代理模型过程中试验设计样本的利用率和模型修正效率；最后，根据一座斜拉桥的静动力荷载试验数据进行有限元模型修正。结果表明：基于FLOLA-Voronoi算法的序贯代理模型能够合理地确定构造代理模型所需的样本数量和位置，使得在相同样本数量的情况下，序贯代理模型比一次性代理模型具有稍好的精度指标；采用加权Kendall相关系数指标的聚类方法可以得到具有合适解耦能力的待修正设计参数，使得修正前大误差目标响应的误差显著下降，小误差目标响应的误差基本都处于合理范围内，有效地降低了目标响应的整体误差；同时，有限元理论静动力响应与实测静动力响应的平均误差分别由5.56%、8.43%降低至1.87%、3.41%，并且相较于常规方法，修正精度更好，所提方法可以用于桥梁结构有限元模型修正，可得到准确的桥梁结构数值模型。     

基于响应面法的钢管混凝土组合桁梁桥多尺度有限元模型修正

为建立适用于钢管混凝土桥梁的高效、高精度有限元分析模型，提出一种基于响应面法的全桥多尺度有限元模型修正方法。首先以一座钢管混凝土组合桁梁桥为工程背景建立包含全桥、组合桁梁桥面板以及钢管混凝土桁架杆件3个尺度的ABAQUS全桥多尺度有限元模型。在考虑钢管混凝土结构的特点和施工误差的基础上选取桥面板混凝土弹模、厚度，桁架弦杆内混凝土弹模，钢材弹模以及加载车辆荷载5个影响因素作为待修正参数；根据实桥试验条件选择中跨跨中挠度、下弦空管弦杆应力、墩顶钢管混凝土弦杆应力、墩顶受压腹杆应力以及桥面板顺桥向应力5个目标函数。其次采用中心复合设计方法生成了待修正参数的样本集，并将每组参数样本代入有限元模型进行计算。进而采用响应面法建立待修正结构参数和目标函数的2次多项式函数关系，结合参数显著性分析得到响应面方程。最后结合实桥试验结果对多尺度有限元模型3个尺度上的结构参数进行同步修正。结果表明：修正后的参数变化情况与依托工程的实际施工情况相符；采用修正后的参数建立的多尺度有限元模型计算值与实桥试验结果吻合良好；修正后的有限元模型具有较高的精度，可真实反映实际工程中桥梁结构的受力状态。该修正方法可为桥梁结构运营期间的健康监测、状态评估、损伤检测提供可靠的分析手段。     

单柱墩拟静力试验仿真计算案例

在地震荷载作用下,钢筋混凝土桥墩是最易破坏的桥梁构件,如何较可靠地模拟钢筋混凝土桥墩在循环荷载作用下的非线性滞回反应是桥梁结构抗震研究的重要内容。以呈弯曲破坏形态的钢筋混凝土桥墩的拟静力试验结果为依据,基于OpenSees中的Beamwith Hinges Element单元,分别建立了圆形墩和矩形墩的滞回分析纤维单元模型。由计算结果与试验结果对比可知,所建立的纤维单元模型对桥墩的骨架曲线及滞回曲线都有良好的模拟效果,且能体现桥墩在反复加载过程中刚度、强度退化现象。     

联合模态柔度和静力位移的桥梁有限元模型修正方法

利用商用软件ANSYS提供的零阶和一阶优化算法,通过1个仿真简支梁有限元模型修正算例,比较了不同目标函数的有限元模型修正效果,提出了一种联合动力模态柔度和静力位移的有限元模型修正方法,并将这种方法运用于一座加固后的刚架拱桥的有限元模型修正,建立起了该桥加固后的基准有限元模型。结果表明:利用修正后的刚架拱桥有限元模型计算的静、动力特性与实测结果吻合良好,这种联合静、动力的有限元模型修正方法具有比较好的模型修正效果,修正后的桥梁有限元模型可以服务于桥梁健康监测和安全评估。     

氯离子环境下既有钢筋混凝土桥梁耐久性的概率分析

分析讨论了钢筋脱钝的氯离子临界浓度，基于既有钢筋混凝土桥梁的实测数据，以Fick第二扩散定律导出的氯离子扩散数学模型为基础，对氯离子浓度和氯离子扩散系数进行优化计算确定。另外，将氯离子临界浓度值视为因暴露区域而变的定值，混凝土保护层厚度和计算模式不确定性系数视为随机变量，以同一座桥梁一定区域内的混凝土表面氯离子浓度和氯离子扩散系数为一个确定的值，建立了氯离子环境下钢筋脱钝的时变概率模型。以一座实际的桥梁为例，计算了在t年时钢筋脱钝概率的预测值。该钢筋脱钝时变概率模型可用于近海环境下混凝土桥梁中钢筋脱钝的预测，以及既有钢筋混凝土桥梁结构的耐久性评估，从而可以揭示结构潜在的危险，为及时做出维修加固决策提供重要的依据。     

基于时变可靠度理论的钢筋混凝土桥梁安全性评估

该文介绍了一种钢筋混凝土桥梁安全性评估的方法。在对既有桥梁安全性评估时,根据钢筋混凝土桥梁特有的性质,对其进行可靠度计算分析。考虑了钢筋混凝土桥梁在使用过程中混凝土碳化、钢筋锈蚀引起的结构抗力退化,建立结构抗力退化模型。再根据评估基准期的不同,建立了时变荷载效应模型。最后运用JC法计算结构可靠度指标,以评估既有桥梁的结构可靠度。     

基于模型修正的公路简支板梁桥荷载横向分布系数计算方法

为了使得理论计算的桥梁荷载横向分布系数与试验结果更加吻合，并且降低静载试验成本，在铰接板法基础上，提出一种基于模型修正技术的公路简支板梁桥荷载横向分布系数简化分析方法。该方法建立了一种可以考虑板间接缝剪切变形的简化分析模型，并推导了相应的静力和动力方程。针对简化模型的结构特点，提出了以待测桥梁动力试验测得的自振频率和桥梁跨中振型构造目标函数，以竖向弹簧刚度k、扭转弹簧刚度Ψ以及剪切弹簧刚度k_q为待识别参数的模型修正方法。通过提出的模型修正方法，得到实际状态下桥梁的主要参数，以简化模型的荷载横向分布系数影响线为基础，可计算各板梁的横向分布系数；验证了不考虑板梁间接缝剪切变形时，基于简化模型的横向分布系数分析结果与铰接板梁法相同，从而证明了所提简化模型和分析方法的可靠性。最后以一座桥梁为对象，进行了动力测试，识别了简化模型的物理参数。模型修正之后的模态频率和实测值吻合良好，同时振型之间的MAC（模态保证准则）系数也接近于1，从而表明利用所提的模型修正方法可以有效识别简化模型的物理参数，使理论模型和实际桥梁吻合。     

桥梁平转施工中球铰界面的摩擦力精确计算方法及验证

转体施工是桥梁施工中的重要方法,中国已成功将该技术应用于数百座大跨桥梁的施工。大吨位转体施工中,摩擦力的计算至关重要,但现有工程实践中给出的近似计算方法与工程试验值有较大差距。因此,精确的摩擦力和摩阻力矩计算理论,是转体施工中亟待解决的问题。首先采用称重原理获得竖向摩阻力矩,然后利用接触理论求得接触面的应力分布规律,并推导出竖向摩阻力矩理论公式,进而求得摩擦因数。之后,利用获得的摩擦因数,根据接触面的应力分布规律,获得了平转过程中的水平摩阻力矩和牵引力。最后,进一步将前述方法推广到带滑块的转体装置中,获得统一的摩擦因数、摩阻力矩计算方法。将该方法和有限单元法的计算结果进行对比,两者高度吻合;和实际工程数据对比,显示所提方法的结果更加合理、准确。主要结论如下：①根据称配重方法计算摩擦因数时,现有近似计算方法获得的摩擦因数,随着球铰参数α的增加误差逐渐增大。②球铰表面接触应力呈现出中间向两边逐渐增大的分布特征,现有计算方法假设均匀的法向接触应力分布与实际应力分布差距较大。无滑块转体装置中,有限元模型计算所得水平转动摩阻力矩比现有近似方法计算的大14.3%;而该方法计算值与有限元结果误差仅为3.0%。③在带滑块转体装置中,与工程实测值相比,现有近似方法和该改进方法获得的水平转动摩阻力矩误差分别为31.4%和23.7%。由此可见,该方法进一步提高了计算准确度。     

既有钢筋混凝土拱肋破坏过程中的内力变化

对某既有钢筋混凝土拱肋的试验结果进行了较详尽的研究.首先基于静力和模态试验得出,既有拱肋的刚度并非一致下降,而具有波动变化的特征.然后基于模型修正技术,通过不断调整结构刚度参数以获得与试验结果相一致的策略,计算了该拱肋的初始刚度分布和加载各阶段的刚度分布.在此基础上研究了既有钢筋混凝土拱肋破坏过程中内力变化的一些规律....     

基于灰色模型的铁路桥梁裂缝劣化预测研究及应用

铁路桥梁混凝土裂缝是较为常见的病害,该病害严重影响了铁路桥梁的使用寿命。针对铁路桥梁混凝土裂纹宽度发展,基于灰色系统理论,提出裂缝宽度非时距G M (1,1)预测模型。利用该预测模型,对桥梁裂缝劣化情况进行预测,辅助管理者制定经济合理的“壁可”法修补计划,进而保障桥梁状态良好、铁路行车安全。为说明预测模型的有效性,以神朔铁路悖牛川特大桥1996~2012年的桥梁裂缝测量数据进行验证,结果表明该预测模型可较为准确地预测桥梁裂缝宽度的变化,对桥梁养护维修管理有着重要意义。同时,分析了"壁可"法在悖牛川特大桥的应用,其对混凝土裂纹的修补效果显著。