大跨度斜拉桥施工控制的多元统计敏感性分析

为掌握大跨度斜拉桥结构参数变异对结构状态的影响规律，确保斜拉桥的施工安全和工程质量，针对该类型桥梁施工控制参数敏感性分析的实际需求，考虑不同结构参数和不同结构部位相同结构参数的变异性，实现了大跨度斜拉桥施工过程控制中的多元统计敏感性分析。从统计学角度明确了参数敏感性分析为边缘分布问题后，将试验设计方法引入统计多参数敏感性分析，结合参数显著性检验评价参数的敏感性。将同一批次或类似条件制造、施工的构件归为同一子结构，子结构内的相同参数视为一个随机变量，在减少随机变量个数的同时，提升了计算效率。采用分组试验设计降低均匀试验设计难度，在分组参数显著性检验后，将所有显著参数集成在一起进行整体参数显著性检验，最终确定目标结构响应的敏感参数。以某跨越长江的叠合/混合梁斜拉桥的施工控制为例，确定19个结构响应和63个结构参数，对其进行了多元统计敏感性分析。结果表明：斜拉索索力、桥面板重量和钢梁重量等结构参数对叠合主梁线形和内力影响显著；结构参数变异对主梁响应的影响不仅与参数变异大小有关，还与结构参数与响应截面的相对位置有关，一般来说，响应截面附近的子结构参数影响大于远离该截面子结构参数的影响。     

斜拉桥钢锚梁索导管制造误差限值研究

为确定斜拉桥索塔锚固区钢锚梁索导管制造角度偏差限值,采用结构空间几何分析与有限元计算相结合的方法,对钢锚梁索导管制造时空间角度计算、斜拉桥施工中斜拉索空间角度的变化进行研究。以某长江公路叠合-混合梁斜拉桥为工程背景,对钢锚梁制造时锚垫板法线和索导管制造轴线的空间角度、以及成桥状态下斜拉索塔端空间角度进行了计算,通过三者之间的空间关系分析,得到了索导管制造角度的偏差限值。分析结果表明:钢锚梁索导管制造中,应重点控制锚垫板法线与索导管制造轴线夹角偏差限值和索导管制造轴线与理论轴线夹角偏差限值;两个限值在数值上具有一致性;当钢锚梁索导管制造角度在偏差限值内时,可确保斜拉索与索导管内壁不发生接触。     

桥梁结构有限元模型的仿射-区间不确定修正

为获得桥梁结构的基准状态，考虑测试和结构参数的不确定性，将区间分析、仿射算法引入响应面有限元模型修正方法中，建立了一种新的桥梁结构有限元不确定模型修正方法。在讨论结构特点及力学行为的基础上，选择了待修正结构参数和结构响应后，采用均匀试验设计方法获得试验样本，同时结合多样本的有限元分析，采用F检验法得到结构响应的显著性参数。基于有限元模型修正的响应面方法，构建结构的响应面替代模型后，引入区间分析算法的自然拓展，将响应面模型拓展为区间响应面函数，同时采用仿射算法解决区间分析的区间扩张问题，构建桥梁结构有限元模型的仿射-区间不确定修正方法，并采用遗传算法进行区间优化求解。另外，针对区间响应面有限元模型修正的具体需求，提出了区间响应面函数的两步验证方法。用斜拉桥振动台模型桥梁在不同工况下的测试模态参数和斜拉索索力，对其进行有限元模型的不确定修正，实现了实测响应与有限元计算响应间误差的最小化。区间响应面函数的两步验证证实了参数修正范围和结构响应的有效性和正确性，修正后结构纵向、横向、竖向的一阶，二阶频率以及索力的实测响应均在计算响应范围内。验证结果表明：所提有限元不确定模型修正方法，能有效实现桥梁结构有限元模型的修正。     

基于可靠度的桥梁构件三维地震易损性分析

为了评估桥梁结构近场抗震性能,建立了桥梁构件的三维地震易损性分析流程. 基于工程结构可靠度理论,用构件三维失效曲面表征墩柱、支座构件的损伤状态,将包含多个单一损伤指标的损伤状态方程作为三维地震易损性分析的损伤指标;其次在既有墩柱弯曲和剪切失效曲面研究的基础上,构建了墩柱弯曲和剪切破坏的损伤状态方程;并基于支座地震损伤的相对变形,建立了支座损伤状态的方程. 在此基础上,构建了墩柱和支座三维地震损伤状态的判别准则,并对不同损伤状态进行了量化. 结合各国桥梁抗震设计规范和工程结构可靠度理论,最后实现了三维地震易损性的计算分析. 通过一维地震易损性的简化验证,表明所提方法可用于桥梁结构的地震易损性分析中,并且所得结果与PSDA （probabilistic seismic demand analysis）法的最大概率偏差小于4%.