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。     

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。     

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。     

基于可靠度理论的混凝土桥梁安全性评估方法研究

通过分析我国公路桥梁设计规范承载能力设计表达式,提出了汽车荷载效应调整系数和抗力调整系数的概念,确定了不同破坏形式下在役混凝土桥梁安全性能评估表达式和目标可靠指标,建立了相应的可靠度评估方法。在此基础上,从便于工程应用的角度出发,建立了基于不同需求的在役混凝土桥梁安全性能实用评估方法——基于"双控"思想的安全性实用评估方法,即抗力控制法和汽车荷载效应控制法,并通过工程实例验证了该方法的可行性。     

考虑管养策略的混凝土桥梁时变可靠度分析

将桥梁结构的整个服役期分为若干时间段,并利用抗力预测模型和荷载效应预测模型得到划分具体时间段的抗力及荷载,据此将时变可靠指标计算问题转化成了时不变可靠指标计算问题,确定了时变可靠指标计算模型;引入评估基准期的概念,建立了评估基准期内考虑车辆荷载管控的荷载效应预测模型;分析了预防性养护、经常性养护和加固改造对抗力预测模型的影响,确定了考虑管养策略的混凝土桥梁时变可靠指标计算流程,为实桥可靠性预测提供依据。     

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。     

验证荷载条件下既有梁桥可靠度分析

分析了抗力服从不同先验分布时其后验分布的数字特征变化规律,建立了验证荷载条件下的抗力概率模型;结合条件概率的方法,建立了验证荷载条件下的结构可靠指标计算公式.并从验证荷载前后结构功能函数相关系数、验证荷载取值等方面对一实例桥梁进行了可靠度分析,同时研究了恒载参数、活载参数对考虑验证荷载的既有桥梁结构可靠度的影响.结果表...     

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.     

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。     

公路桥梁地震设计状况荷载组合分项系数研究

为了在保障桥梁目标可靠度指标的前提下,确定最优的地震设计状况荷载组合分项系数,使桥梁结构以最为经济的抗力方式抵御外加荷载,从而对现行的桥梁设计规范地震设计状况进行优化,为今后公路桥梁地震设计状况荷载组合计算提供理论依据和指导意见,以2座连续刚构桥为依托工程,建立空间动力有限元模型,采用M onte-Carlo法并基于动...     

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。     

考虑材料腐蚀的大跨径钢箱梁悬索桥疲劳可靠度分析

大跨径钢箱梁悬索桥受腐蚀疲劳影响显著,系统评估其疲劳可靠指标可极大保证其服役的安全性。文中通过ANSYS APDL建立大跨径钢箱梁悬索桥非线性结构模型,引入腐蚀疲劳抗力和荷载效应时变模型,基于RBF神经网络模型建立考虑材料腐蚀的大跨径大跨径钢箱梁悬索桥疲劳可靠度分析方法,并以典型桥梁工程为例进行疲劳可靠度评估及材料参数敏感性分析。结果表明,随着使用年限的增加,钢箱梁悬索桥桥面板和U肋位置腐蚀疲劳可靠指标逐年下降,在80年以后低于目标可靠指标3.7的要求,结构可能面临失效风险;钢材强度均值和弹性模量均值同钢箱梁悬索桥的桥面板及U肋位置腐蚀疲劳可靠指标成正比,而对应的变异系数呈反比变化。疲劳可靠度评估时应重点考虑材料参数的影响。     

现役钢筋混凝土桥梁荷载与抗力分析

针对拟建桥梁结构与现役桥梁结构的不同之处，基于不同的鉴定基准期，系统地总结分析了荷载效应与抗力在后续使用期内随时间的变化规律。根据实际工程中的检测值，在进行计算分析时，讨论了对抗力预测模型的修正，为结构的可靠性分析提供了一种较为完整的荷载、抗力计算方法。     

大型跨海桥梁基础结构正常使用极限状态的可靠度分析

针对大型跨海桥梁基础结构正常使用极限状态的设计条件不同于一般桥梁的特点,对各类不同设计领域的设计分项系数、目标可靠度指标及风荷载系数进行了分析和比较;然后以JCSS模式规范为基础,通过可靠度计算的验算点法,经过多次试算,建议了目标可靠度指标分别为1.5、2.0和2.3的三级可靠度水平及相应的可变荷载频遇值系数和准永久值系数.通过实际的结构设计证明了建议值是合理的,且对于大型跨海桥梁基础结构的设计和安全评估具有重要意义.     

基于神经网络的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度研究

腐蚀与疲劳是影响斜拉桥钢箱梁服役可靠性的关键因素,为研究两者双重作用下斜拉桥钢箱梁服役期可靠度的衰退规律,开展了基于神经网络技术的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度分析。首先,通过疲劳强度与钢材强度的关系以及腐蚀引起的钢材抗力衰变,得到了钢材腐蚀疲劳抗力时变模型。然后,通过基于均匀设计法的神经网络技术和非线性有限元方法进行斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠度分析。采用均匀设计法得到影响结构可靠性的基本随机变量的设计样本点,基于ANSYS求解样本点处疲劳荷载作用下的钢箱梁应力幅,通过神经网络得到钢箱梁构件的应力幅函数显式表达式。在建立腐蚀疲劳抗力和疲劳荷载效应时变模型的基础上,构建了斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳时变可靠度的显式功能函数,基于FERUM程序采用JC法计算斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠指标。最后以苏通大桥为例,采用所提方法对钢箱梁局部连接细节服役期的腐蚀疲劳时变可靠度进行了计算,并进行了参数敏感性分析。结果表明:桥面板和U肋腐蚀疲劳可靠指标均随时间增加而减小,但桥面板腐蚀疲劳可靠指标衰退越来越快,而U肋腐蚀疲劳可靠指标则衰退越来越慢,桥面板腐蚀疲劳寿命不足100年。研究结果为斜拉桥钢箱梁服役期的运营维护提供了指导。     

基于神经网络的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度研究（双语出版）

腐蚀与疲劳是影响斜拉桥钢箱梁服役可靠性的关键因素，为研究两者双重作用下斜拉桥钢箱梁服役期可靠度的衰退规律，开展了基于神经网络技术的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度分析。首先，通过疲劳强度与钢材强度的关系以及腐蚀引起的钢材抗力衰变，得到了钢材腐蚀疲劳抗力时变模型。然后，通过基于均匀设计法的神经网络技术和非线性有限元方法进行斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠度分析。采用均匀设计法得到影响结构可靠性的基本随机变量的设计样本点，基于ANSYS求解样本点处疲劳荷载作用下的钢箱梁应力幅，通过神经网络得到钢箱梁构件的应力幅函数显式表达式。在建立腐蚀疲劳抗力和疲劳荷载效应时变模型的基础上，构建了斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳时变可靠度的显式功能函数，基于FERUM程序采用JC法计算斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠指标。最后以苏通大桥为例，采用所提方法对钢箱梁局部连接细节服役期的腐蚀疲劳时变可靠度进行了计算，并进行了参数敏感性分析。结果表明：桥面板和U肋腐蚀疲劳可靠指标均随时间增加而减小，但桥面板腐蚀疲劳可靠指标衰退越来越快，而U肋腐蚀疲劳可靠指标则衰退越来越慢，桥面板腐蚀疲劳寿命不足100年。研究结果为斜拉桥钢箱梁服役期的运营维护提供了指导。     

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。     

中小跨径桥梁挠度监测数据的分析与应用

为挖掘中小跨径桥梁挠度监测数据的价值,研究了桥梁挠度监测数据的处理方法,提出了基于挠度监测数据的桥梁性能评价流程,并在一座装配式预应力T梁桥的监测项目中进行了应用。结果表明,监测周期内T梁最大挠度远小于荷载试验结果和规范限值;挠度概率分布与对数正态分布吻合较好,以荷载试验结果作为抗力标准的桥梁刚度可靠度指标大于3.0;各T梁实际冲击系数均值高于理论计算值,且呈现从超车道向应急车道方向依次增大的规律,冲击系数的概率分布不拒绝服从于广义极值分布;挠度沿横桥向变化曲线基本呈直线,变化规律与刚性横梁法的理论假定基本吻合;各T梁实际荷载分担系数明显小于理论横向分布系数,桥梁表现出较好的整体性。     

中欧桥梁混凝土结构设计规范的若干问题研究

根据可靠度和设计基准期之间的关系以及棱柱和圆柱混凝土试件轴心抗压强度的转换关系,揭示了在相同标准下中欧混凝土桥梁设计规范的可靠度及抗力分项系数。通过重构构件的极限承载力和抗裂弯矩、抗挠弯矩计算公式,定量剖析了随材料配置、尺寸变化条件下中欧规范构件设计承载力的差异及其变化规律。综合分析表明中国混凝土桥梁设计规范的结构安全度和裂缝控制更为严格。     

既有钢筋混凝土T梁时变可靠度分析

我国现有大量钢筋混凝土T梁结构,随着服役时间不断延长,在大气环境的作用下均存在不同程度的老化和破坏问题.该文根据混凝土碳化及钢筋锈蚀的机理,考虑抗力随时问变化,对一座桥梁进行时变可靠度分析,同时对比分析各种破坏因素对结果的影响,发现在结构抗力衰减的作用下,该桥在服役基准期50 a时已经不能达到可靠度指标为4.2的要求....