工程结构设计的重大技术变革

文章概述了工程结构设计由容许应力法——破损阶段设计法——定值极限状态设计法向基于可靠性理论的概率极限状态设计法发展的趋势和目前国内外工程界研究和应用可靠性理论的情况。我国公路工程结构可靠性设计的研究正在加速进行,最近几年可望逐步纳入有关规范,从而进入实用阶段。这是工程结构设计的重大技术变革,公路工程技术人员应更新知识,努力学习和掌握这一新理论。     

结构可靠性理论与传统设计理论的不同特征

采用以结构可靠性理论为基础的多系数极限状态设计方法已经成为国际结构工程界的大趋势,我国在结构可靠性理论研究和应用上已和国际标准接轨。比较了按结构可靠性理论进行设计与传统设计理论的不同特征。     

公路路堤结构可靠性设计方法研究

在综合分析路堤结构边坡稳定和沉降设计方法的基础上，引入可靠性理论，提出了适合可靠性设计的极限状态方程和路堤结构设计参数的变异水平，并在对可靠度方法及目标可靠度研究的基础上，建立了路堤结构可靠性设计框图。其成果中供路基结构设计方法由确定型向概率型转变参考使用。     

半刚性基层沥青路面结构可靠性分析

选用交通量、路面厚度、弹性模量、车辆荷载作为沥青路面结构设计中的影响参数。将这些服从一定概率分布的参数,在Ansys概率设计的可靠性分析中视为自变量。构造含有弯沉、层底弯拉应力、路基顶压应变共3个控制指标的路面结构承载能力极限状态函数作为可靠性分析的因变量。通过可靠性分析的结果可以得出半刚性基层沥青路面满足设计要求的概率。结果表明:当以弯沉作为控制指标时,路面结构满足设计要求的概率最低,以层底弯拉应力和路基顶压应变为满足设计要求的概率较高。增大路基回弹模量和基层厚度可以提高半刚性基层沥青路面的可靠性。对提高可靠度较为理想的选择是增加基层的厚度。     

铁路桥梁浅基础承载力可靠度设计方法研究

对铁路桥梁浅基础采用以可靠性理论为基础的概率极限状态设计方法进行了分析研究。讨论了浅基础极限承载力取极限承载力基本值加宽深修正值之和的模式；根据有关资料和可靠性原理推导了地基土极限状态条件下的宽深修正系数、地基土抗力变异性计算表达式及基于铁路桥梁设计标准图的可靠度校准计算方法，并通过大量计算分析，提出了铁路桥梁线基础的目标可靠度指标和地基土的抗力分项系数；其中还讨论了浅基础的换算抗力方法和荷载～抗     

岩土工程极限状态设计的发展过程

本文回顾了岩土工程中极限状态设计的历史发展过程，比较了用于陆上和近海结构物设计的总安全系数与局部安全系数，研究发现，土方工程，挡土结构物，陆上和近海基础的临界和可靠性极限状态设计，在不同规范中所使用的安全系数是非常类似的。在临界极限状态设计中，局部安全系数是与荷载和土体参数的变异性以及设计近似化和施工误差相关系的，这些因素影响了结构物的标准破坏概率和破坏的严重程度，而对于陆上和近海结构物来说它们的     

公路隧道概率极限状态设计方法

随着结构设计方法的发展,将可靠度理论应用于公路隧道工程设计是当今的发展趋势.介绍了可靠度理论在隧道工程中的现状,指出公路隧道可靠度研究中关于不同跨度的荷载、围岩抗力系数等的统计特征的研究较少,使得公路隧道概率极限状态设计存在困难.鉴于此,重点分析了公路隧道可靠度分析方法,提出了实现公路隧道概率极限状态设计的思路.探讨了...     

基于随机性的沿海桥梁结构耐久性寿命预测

混凝土结构的腐蚀包括多种极限状态,代表了不同的耐久性寿命模型。文章通过对氯离子扩散过程的概率推导,分析了混凝土结构可靠性随服役时间的关系,建立了结构耐久性寿命预测模型,为在役桥梁的耐久性预测以及适时维修提供依据。     

公路桥梁可靠度研究学习班

交通部公路规划设计院于1987年10月5日至10日举办了“以可靠度理论为基础的公路桥梁极限状态设计法”学习班。来自全国二十多个单位的近四十名学员参加了学习。建工、铁道部门的专家、教授介绍了工程结构可靠性研究的国内外动态和《建筑结构设计统一标准》,讲授了工程结构可靠度的基本知识和研究方法,铁路桥梁荷载的调查、检测和分析方法以及混凝土桥梁和铁路钢桥的可靠性设计方法。中国建筑科学研究     

军用机场水泥混凝土道面可靠性设计方法

采用极限状态法建立了机场道面可靠性的设计标准。基于可靠性理论,以飞机作为设计荷载,考虑荷载和温度翘曲应力的共同作用,建立了军用机场水泥混凝土道面可靠性设计方法。以实例计算的结果与用现行设计规范计算的结果进行对比,相对误差仅2.60%,说明文中建立的可靠性设计法是正确、可行的。     

基于三维有限元的沥青混凝土路面结构可靠性分析

通过有限元中的可靠性分析工具,利用蒙特卡罗的拉丁超立方法抽样方法,将影响路面可靠性的因素视为输入随机变量,将路表弯沉、各层层底拉应力和极限状态函数作为输出变量,对典型沥青混凝土路面结构进行了可靠性分析。计算了路面结构的可靠度,对设计参数进行了敏感性分析,为有针对性地提高路面结构可靠度提供了决策依据。     

乌鞘岭公路隧道破碎岩体段结构可靠性评价

以乌鞘岭公路隧道破碎岩体段为研究对象,基于随机有限元的结构可靠性理论,统计计算试验所得各个随机变量的数字特征及分布类型;建立极限状态方程后,对乌鞘岭隧道破碎岩体段建立随机有限元模型进行结构可靠性计算.结果表明:随机变量直方图拟合曲线均比较光滑,而且抽样数据各个子序列均有数据且无间隙,表明所进行的随机抽样样本量充分;在此基础上,计算此段隧道的初期支护和二次衬砌各个最大应力及锚杆最大轴力的直方图和概率分布曲线,得到的可靠度及失效概率结果说明初期支护和锚杆最大轴力可靠性偏小,而二次衬砌的可靠性较大,本段隧道整体处于安全状态;隧道结构可靠性灵敏度分析得到:不同随机变量对隧道结构不同应力有着不同影响程度,且喷射混凝土厚度对隧道结构内力影响最为显著.     

《公路工程结构可靠度设计统一标准》宣贯会召开

国家标准《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T50283-1999)已国家质量技术监督局和中华人民共和国建设部联合发布,从1999年10月1日起实施。2000年4月26～28日在福州由标准主编单位中交公路规划设计院和中国工程建设标准化协会公路工程委员会桥梁专业工作委员会联合举办了标准的宣贯会。标准的主要起草人介绍了标准的编制背景、主要技术内容和使用中应注意的内容以及工程结构概率极限状态设计法在国内外的应用情况,标准涉及的主要内容有极限状态设计原则、结构上的作用、材料与岩土的性能和结构的几何参数、结构分析与试验、质量管理和…     

大跨连续刚构桥施工阶段驰振可靠性评价

随着大跨度连续刚构桥跨径的增长,结构刚度越来越小,尤其是在悬臂施工阶段结构较柔,由风荷载引起的桥梁驰振稳定问题不容忽视,有必要对大跨度连续刚构桥进行驰振可靠性评价。本文以北山大桥为例,首先通过风洞试验来定性识别驰振发生的可能性。然后,基于现有结构可靠性理论,以桥梁驰振临界风速为结构抗力变量,以桥址处随机风速为荷载变量,建立极限状态方程,通过极限状态方程建立起大跨度连续刚构桥驰振的可靠性分析模型。文中介绍了一种新的确定桥梁驰振稳定失效概率的可靠度计算方法。最后,运用本文所确定的评价方法对北山大桥进行了驰振失效概率计算。     

可靠度分析在桥梁评估中的应用

本文提出用上界塑料评估方法估算桥梁的极限强度，以替代下界弹性或非线性有限元方法，并用结构可靠性理论合理地估算各种不确定因素的影响，作者对塑性破坏分析采用水准Ⅱ可靠度分析，以确定一些不同型式和不同尺寸桥梁的名义失效概率。     

沥青路面结构的可靠性设计

现行《道路柔性路面设计规范》为依据,对可靠性理论做了分析并对其在路面工程中的应用作了阐述,并对沥青路面结构的可靠性设计作了分析,提出了沥青路面的概率设计方法。     

基于马尔科夫链的高速公路机电设备寿命预测研究模型

利用机电设备的历史故障数据及故障概率,基于马尔科夫链的理论,研究高速公路机电设备故障预测情况,提出了基于马尔科夫链的高速公路机电设备寿命预测研究模型。高速公路机电设备的运行状况和诸多因素相关,存在大量的不确定性和随机性,不同的高速公路机电设备故障概率和设备寿命一般符合浴盆曲线理论,将机电设备的大量历史故障数据转化为极限概率问题,可以判断机电设备的使用寿命和有效寿命。首先运用马尔科夫链的相关理论计算并得出转移概率、极限概率和时间滚动窗口的设备状态之间的关系,掌握设备故障的变化规律;然后根据浴盆曲线理论结合马尔科夫链的方法对转移概率和极限概率进行分析判断设备的有效寿命,并根据极限概率和故障累计次数预测设备的使用寿命。通过应用马尔科夫链的方法对故障概率趋势图的研究建立了一种新的寿命预测模型;并选取高速公路车辆检测器设备进行历史故障数据分析,验证了该预测模型的有效性和实用性。在高速公路机电设备的维护中利用该寿命预测研究模型,判断设备的寿命情况,并预测机电设备的故障发生趋势,可为高速公路机电设备的维护和更新提供决策依据,指导未来设备维修工作的重点,同时评估设备的运行状态可以有效保障系统的正常运行。     

关于将铁路桥设规的水平提高一步的思考

为促进我国铁路桥设计规范的发展,回顾1985～1997年我国铁路桥设计规范修订工作,并在此基础上,对提高我国铁路桥设计规范水平提出一些看法和建议:①就实用讲,容许应力法不如极限状态法,而可靠性理论现在只能用于辅佐极限状态法。②逐步学习并传播世界先进结构规范——欧洲结构规范(Structural Eurocode)是当务之急。力求循序渐进地按我国的需要,为各种结构编出各自的简明、适用、先进的设计规范。     

盾构隧道结构韧性设计方法研究

盾构隧道主体结构通常采用装配式管片衬砌，在面临灾害作用时其力学行为复杂，易受灾害影响且修复困难，亟需进行韧性设计以提升其应灾能力。鉴于此，针对盾构隧道结构特征和灾害特点，提出了盾构隧道结构韧性设计的理念，综合考虑盾构隧道结构韧性设防类别、工作状态、灾害损失、经济损失和修复难易程度等因素，提出了盾构隧道结构韧性设计的设防目标，明确了其韧性极限状态；在此基础上，从结构冗余性、鲁棒性、可恢复性、经济性4个方面建立了盾构隧道结构韧性设计指标体系，并考虑承载能力和正常使用极限状态，从“强度”、“变形”和“裂缝控制”3个角度细化了盾构隧道结构的冗余性、鲁棒性指标，提出了相应的控制方程，构建了韧性设计功能函数和基于可靠性的分项系数校准流程，建立了“设计+评价”的盾构隧道结构韧性设计方法，可为隧道结构韧性设计与相关研究提供重要参考。     

连续配筋混凝土路面设计施工技术及其应用

新规范以“概率极限状态设计法”取代原规范的“定值设计法”，使路面结构更为符合实际情况。连续配筋混凝土路面因具有耐久性好、行车舒适平顺、施工进度快和极少养护等优点，现已广泛应用于高等级公路。结合新规范对连续配筋混凝土路面设计及施工技术做一些分析探讨，并介绍连续配筋混凝土路面的应用状况。