大跨度斜拉桥主塔可靠度分析

一次可靠度方法(FORM)是目前最常用和高效的可靠度分析方法,其分析过程需计算结构响应的梯度。有限元可靠度方法通过直接微分的方法(Direct DifferentiationMethod,简称DDM)以获得结构的响应梯度,是一种精确、高效的可靠度分析方法,对大型复杂结构的可靠度分析具有优势。为进一步提高FORM分析的精度,可通过二次可靠度方法(SORM)或重要抽样法(ISM)来提高计算的精度。对某大跨度斜拉桥的主塔的静力可靠度和敏感性的分析结果表明,该桥的主塔是足够安全的;主塔可靠度指标β对主塔的抗弯承载能力的均值和标准差最敏感。     

基于支持向量机的大跨度斜拉桥可靠度分析

针对大跨度斜拉桥可靠度分析时存在的功能函数不能显式表达的问题,采用支持向量机来逼近结构的功能函数,建立结构响应量与随机变量之间的映射关系,并在此基础上结合常规的可靠度分析方法,如一次二阶矩法(FORM)、二次二阶矩法(SORM)和Monte Carlo法等来计算结构的失效概率。对某大跨度斜拉桥可靠度分析的结果表明,支持向量机能很好地模拟结构的真实响应,用于可靠度分析具有较好的计算精度。     

桥梁结构对风反应的可靠度

大跨度桥梁的合适桥型－斜拉桥，其柔性较大，对风作用敏感，对风反应往往成为控制设计的因素，因此，正确评价抗风设计的可靠度是非常重要的。本文综述了目前一些国家桥梁抗风设计中的关可靠度规定和建议，并阐述了基于概率论的一次二阶矩的抗风设计。     

基于混合算法的大跨度斜拉桥可靠度评估

为研究大跨度顸应力混凝土(PC)斜拉桥的可靠度评估问题,提出了适用于大跨度PC斜拉桥这类复杂结构可靠性分析的混合算法.该方法综合运用了有限元分析(FEA)、径向基函数(RBF)神经网络、遗传算法(GA)和Monte Carlo重要抽样(MCIS)方法,并对算法中的关键步骤(RBF神经网络的初始样本点设计方法、MCIS的抽样中心点位置等)进行了改进,使结构分析模块与可靠度计算模块智能结合.利用数值算例的可靠度分析对该算法的有效性进行了验证.最后,以一座主跨为420 m的双塔PC斜拉桥为工程背景,进行了正常使用极限状态下的可靠度分析.参数分析表明:在汽车荷载作用下,该斜拉桥的主梁跨中位移超限失效概率比最长斜拉索强度失效概率高;汽车荷载的均值和标准差是影响斜拉桥可靠度的重要因素;随着汽车荷载均值系数的增大,主梁跨中位移超限失效的可靠指标下降的趋势较为显著.     

重庆东水门长江大桥静力试验分析

针对钢桁梁斜拉桥荷载试验方案设计复杂,可参考文献较少的现状,以重庆东水门长江大桥竣工荷载试验为依托,对大跨度钢桁架梁公轨两用斜拉桥的静力试验进行研究,介绍了该类桥梁的荷载试验实施方法,采用梁单元、桁架单元、板单元建立有限元模型并进行数值分析。结果表明,有限元模型计算值与静力试验实测值基本吻合,表明该模型建立方法合理,该桥受力性能满足设计活载的正常使用要求。     

超大跨度CFRP索斜拉桥的力学性能分析

为了探讨碳纤维材料(CFRP)索在超大跨度斜拉桥中应用的可行性,以1400 m主跨的超大跨度钢拉索斜拉桥设计方案为例,采用拉索的等强度和等轴向刚度方法,拟定了两座等跨径布置CFRP索的方案桥,分别采用结构三维几何非线性方法、子空间迭代法、空气动力稳定性分析方法以及地震响应的反应谱分析方法,对应用钢索和CFRP索的超大跨度斜拉桥的静力特性、动力特性、抗风稳定性以及抗震性能等进行了分析与比较,并从力学性能角度探讨了CFRP索在超大跨度斜拉桥中应用的可行性。结果表明:从力学性能角度而言,超大跨度斜拉桥采用CFRP索是可行的,但是拉索截面尺寸采用等轴向刚度方法确定则更有利。     

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。     

混凝土斜拉桥施工期的时变可靠度计算

针对斜拉桥施工期的可靠度分析中不存在显式的极限状态函数的问题,提出了一种改进的虚拟中间变量法,在标准正态空间内重构极限状态曲面;在现场调查和室内试验的基础上,分析了混凝土斜拉桥施工期的设计变量的时变规律;结合现有的桥梁施工控制分析程序,提出了混凝土斜拉桥施工期的时变可靠度的计算方法。算例结果表明:改进的虚拟中间变量法具有高效性和精确性,并且可以利用现有的桥梁施工控制计算程序,对于斜拉桥施工期的安全性评价具有重要意义。     

双塔斜拉桥自振频率的近似计算

给出了双塔斜拉桥的一阶竖弯频率和一阶扭转频率的近似计算公式.与传统方法或规范公式相比,推荐的近似计算公式精度更高,并且能适用于大跨度、超大跨度斜拉桥,从而为这类斜拉桥的初步设计、方案比选、校核有限元结果提供了一种更为快捷有效的依据.     

斜拉桥索力测量的可靠度研究

从概率分析的角度探讨频率法测量索力的精度.综合运用响应面-蒙特卡罗法,以及索力-频率对应关系的有限元及样条拟合方法,形成一种计算量少、计算精度高的频率法测量索力可靠度分析方法.该法可以考虑索结构参数和索实测频率变异性对频率法测量精度的影响.采用该法对广州珠江黄埔大桥北汊斜拉桥各施工阶段的索力测量进行可靠度分析,获得理想的结果,检验了方法的正确性与实用性,同时也为该桥索力测量提供概率意义下的精度信息.     

基于概率有限元技术的斜拉桥静风失效风险评估

针对斜拉桥最大悬臂施工状态对风荷载敏感这一问题,结合某斜拉桥实际工程,基于ANSYS的概率设计系统,提出了将ANSYS有限元的分析功能与求解可靠度的蒙特卡洛法相结合的风致结构失效评估方法。用APDL参数化语言编写ANSYS命令,建立了最大悬臂状态的ANSYS有限元模型。根据规范给出的风速统计规律和前人的研究得到了风速的Weibull分布,以风速的Weibull分布为输入参数,采用超拉丁抽样方法,利用自行开发的斜拉桥静风失效概率分析系统进行了3 000次的仿真循环获得了静风失效概率。     

斜拉桥的稳定性分析

利用有限元方法,将斜拉桥的主梁和桥塔离散成三维板壳单元,用悬链线索单元来考虑斜拉索的非线性影响,对大跨度斜拉桥的稳定性进行了分析,所建立的有限元分析方法,在大跨度斜拉桥的稳定性分析中具有一定的实用价值。     

斜拉桥结构可靠度分析的混沌混合算法

根据可靠度指标的几何意义,联合应用混沌算法和BFGS算法,提出了基于混沌混合算法的可靠度分析方法.该方法将可靠度求解问题转化为最优化问题,利用混沌混合算法的全局收敛性实现可靠度问题的求解.利用数值算例和实际斜拉桥结构的可靠度分析对该方法的有效性进行了验证.在此基础上,对苏通长江大桥钢箱梁的可靠度进行了研究,探讨了随机变量的不定性和钢箱梁的不同组成部分对可靠度的影响.结果表明:所提出的方法为结构可靠度分析和钢箱梁的优化设计提供了新的思路和方法,能够有效弥补传统可靠度分析方法的不足,具有更高的精度.     

混凝土斜拉桥施工阶段的体系可靠度

针对斜拉桥失效路径繁多的问题,采用改进的β约界法限制分枝规模,寻找并识别对结构体系可靠度起主导作用的主要失效模式。通过现场试验建立了高强度混凝土早龄期力学性能的经时概率模型。同时,考虑各主要失效模式间的相关性,提出了计算体系失效概率上下界的实用方法。通过一座双塔斜拉桥施工期体系可靠度的计算实例表明了这一方法的有效性。研究成果对于评价混凝土斜拉桥施工期的结构整体性能和安全程度具有参考价值。     

大跨径多塔斜拉桥非线性静力分析

以一座在建的多塔结合梁斜拉桥为工程背景,运用大型有限元结构分析软件ANSYS,建立多塔斜拉桥的空间非线性有限元模型,考虑拉索垂度效应、结构大位移和梁柱效应3种几何非线性因素,进行了大跨度多塔斜拉桥空间非线性静力分析,给出了桥梁结构主梁、桥塔以及斜拉索的位移及内力云图,结果表明:多塔斜拉桥的主跨跨中位移变形最大,为33.2 cm;边塔弯矩随高度的变化各不相同,塔底弯矩最大;斜拉索的最大索力在边塔外侧的辅助墩附近。     

超大跨度斜拉桥非线性因素影响分析研究

对于超大跨度斜拉桥,在设计过程中必须考虑非线性因素对结构的影响。本文研究了千米级斜拉桥在施工阶段和营运状态的非线性效应,分析研究了非线性对斜拉桥受力与变形的影响,明确了非线性影响斜拉桥受力与变形的机理,并提出了减小超大跨度斜拉桥非线性影响的措施。     

基于神经网络算法的大跨径斜拉桥随机地震效应主梁动力可靠度研究

为解决大跨径斜拉桥在随机地震作用下动力可靠度计算费时费力的问题,基于首次超越准则,构建了考虑地震随机性和结构本身参数随机性的双重随机功能函数,提出了使用神经网络算法获取结构内力响应均方根并使用线性规划优化方法求解最小可靠度的方法,并以某大跨径斜拉桥为算例进行了算法验证.计算结果表明:相比于传统的响应面法,基于神经网络算...     

Sensitivity Analysis of Single-parameters for Super-span Cable-stayed Bridge Based on Geometry Control Method

针对施工期的超大跨度钢箱粱斜拉桥的结构力学行为对结构参数的敏感度问题,基于几何控制法的基本原理,以苏通大桥为研究对象,建立了考虑几何非线性效应的施工全过程有限元模型.当结构几何参数、刚度参数和荷载参数发生变化时,对施工全过程单参数敏感性进行了系统的分析.计算分析过程明确了几何控制法计算分析的要点,计算结果揭示了超大跨度斜拉桥的力学行为特点,并确定了影响主梁线形和索塔偏移的关键敏感性结构参数,为制造阶段和施工阶段控制容许误差的确定、误差修正及最优控制决策提供科学依据.     

超大跨度斜拉桥活载几何非线性分析

进入超大跨度范围后,斜拉桥几何非线性问题更加突出。以主跨为1 088m的苏通大桥为研究对象,采用线性理论、线性二阶理论和非线性理论,分析几何非线性对超大跨度斜拉桥活载效应的影响。研究表明,即使对超过1 000m的公路斜拉桥,采用线性二阶理论(即只需考虑斜拉索弹性模量折减和恒载几何刚度矩阵的影响)计算活载效应完全可以满足工程要求。     

结构参数变化对大跨度斜拉桥动力特性的影响分析

以武汉西四环汉江特大桥为研究对象,利用ANSYS有限元软件建立斜拉桥空间动力学分析模型,分析二期恒载变化、拉索损伤和拉索断裂等结构因素变化对大跨度斜拉桥动力特性的影响。结果表明,二期恒载的变化和少数拉索的断裂对大跨度斜拉桥动力特性的影响很小,但拉索损伤会导致大跨度斜拉桥振动频率发生较显著变化,其中拉索有效面积的变化对斜拉桥动力特性的影响最显著。