基于SVM的刚构桥施工期标高控制可靠度研究

为求解PC刚构桥不同施工阶段的标高控制时变可靠度,以云南省怒江州兑房河特大桥为背景进行研究。选取混凝土容重和弹性模量、预应力钢绞线张拉控制应力和弹性模量4种随机因素,利用拉丁超立方抽样法产生随机样本;代入桥梁有限元模型,计算各组样本对应的目标变量;采用遗传算法寻找最优参数,建立该桥各施工阶段的标高控制SVM模型;结合蒙特卡洛法,求解施工期标高控制时变可靠度,并利用正交试验对可靠度灵敏度进行分析。结果表明:PC刚构桥施工期标高控制可靠度指标随悬臂自由端挠度偏差容许值的增大而增大;当结构分别处于短悬臂、中悬臂、最大悬臂阶段时,建议悬臂自由端挠度偏差最大容许值分别取4,10,20mm;影响因素对PC刚构桥施工期标高控制可靠度的影响由大至小依次为混凝土容重、预应力钢绞线张拉控制应力、混凝土弹性模量、预应力钢绞线弹性模量。     

大跨混凝土斜拉桥拉索施工期的可靠度分析

从结构可靠度理论出发，采用极值分布方法直接推导建立了斜拉索的强度概率模型，通过现场试验得到了钢绞线式斜拉索的索力均匀性指标，分析了影响施工期索力的主要设计变量的概率特征，在此基础上提出施工期斜拉索的可靠指标计算方法；进而分析施工阶段拉索可靠水平的变化规律，从而基于结构可靠度理论提出施工期斜拉索的安全性评价方法，并结合大跨混凝土斜拉桥实际工程背景验证了这一方法的有效性。计算结果表明：施工期斜拉索的可靠指标小于运营期；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。     

在役混凝土梁桥时变可靠度评估技术研究综述

管理和养护桥梁需要准确把握线路上每座桥梁的现实状态,可靠度评估技术是达到这一目的的有效途径。总结在役混凝土梁桥研究中关于承载能力极限状态时变可靠度、正常使用极限状态时变可靠度、疲劳可靠度及系统可靠度等方面取得的成果,分析各项研究中存在的不足和可能进一步发展的研究方向,为在役混凝土梁桥时变可靠度评估技术的深入研究提供借鉴。     

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。     

基于时变可靠度的施工期桥梁结构保险研究

该文以结构时变可靠度理论为基础,对施工期桥梁的失效风险进行了分析。研究了结构时变可靠度与施工期桥梁失效保险费率的关系,推导了施工期桥梁失效保险费率的计算公式。研究结果可为桥梁施工和管理以及制定施工期桥梁保险费标准提供参考。     

基于随机性的混凝土碳化寿命预测

基于影响混凝土碳化深度的各类因素,提出了混凝土桥梁的碳化时变随机模型。现以混凝土碳化深度达到钢筋表面这一状态作为结构的耐久性失效的极限状态,建立混凝土桥梁碳化程度时变可靠度分析及剩余寿命预测模型,并现以福建一座服役中混凝土桥梁为例,进行碳化可靠度分析和剩余寿命评估。该方法得到的结论对实际桥梁的耐久性评价和桥梁日常维护决策提供了依据。     

钢筋混凝土T梁桥正截面抗弯时不变可靠度分析

对桥梁时不变可靠度的分析是判别桥梁实际承载能力,以及运营状态的前提,也是桥梁时变可靠度计算的基础。文中以一座20m普通钢筋混凝土T梁桥为例,开展了普通钢筋混凝土T梁桥时不变可靠度分析,建立了普通钢筋混凝土T梁桥时不变可靠度计算的极限状态方程,分析了变量或参数的概率分布特征,得到了钢筋混凝土T梁桥正截面抗弯时不变可靠度,可为桥梁运营状态评估提供参考。     

混凝土斜拉桥主梁施工期时变抗力分析

施工中的混凝土斜拉桥是一个混凝土强度和结构外型不断随时问变化的“时变结构”,显然,其抗力不仅具有随机性,而且还具有时变性。该文根据施工期的特点以及施工过程中混凝土早龄期强度随时间不断变化的规律,考虑抗力的随机性和时变性,建立了混凝土斜拉桥主梁施工期抗力的概率模型。并对影响抗力的参数进行了敏感性分析。     

多段索异形塔斜拉桥施工阶段索力计算

对于具有主、副塔和分段索的多段索异形塔斜拉桥,塔和索相互作用影响较为复杂,特别是施工阶段的索力计算更为繁琐,其索力计算难点体现于多段索间的相互影响及桥塔刚度随塔间索索力的变化而改变。为研究该类桥施工监控中的索力控制问题,以多段索异形塔斜拉桥为研究对象,对比了正装、倒拆等计算方法后,采用无应力状态法建立Midas模型进行理论研究,探讨了无应力状态法求解此类桥梁施工阶段拉索张拉力的适用性等。研究结果表明:结合无应力状态法增设中间施工控制状态能极大简化多段索异形塔斜拉桥繁琐索力计算;面对由于施工工序变更等原因引起的复杂索力调整问题,能高精度快速求解各施工阶段拉索的张拉力。基于无应力状态法增设中间施工控制状态的索力计算方法拓展了无应力状态法控制理论在该类桥型中的应用。     

大跨度拱桥施工期扣索可靠度分析方法

针对拱桥吊装过程中的扣索安全状态评定问题,分析了拱桥施工期的扣索抗力概率模型和荷载概率模型。采用施工期斜拉扣索的强度失效模式,建立了斜拉扣索的可靠性功能函数。以磨刀溪特大桥拱桥吊装施工为工程背景,采用蒙特卡洛方法计算了5根扣索在施工期的时变可靠度指标。研究表明:该文提出可靠度分析方法具有一定的适用性。随着施工工况的持续累加,扣索可靠度指标逐步降低。当劲性骨架合龙后扣索的可靠度指标呈现急剧上升的趋势。须高度关注最大悬臂施工阶段扣索的安全状态。     

斜拉桥结构体系可靠性评估理论研究进展

介绍斜拉桥结构体系可靠性评估理论的发展概况,对国内外具有代表性的评估方法进行了系统的分析,重点阐述了斜拉桥结构体系可靠性评估方法的整体框架及其工程应用。在此基础上,讨论了斜拉桥结构体系使用安全可靠性评估领域存在的一些问题和发展方向。     

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。     

斜拉拱组合桥与普通拱桥受力性能对比

分析了斜拉拱组合桥的结构受力特征以及与普通拱桥的差别.以我国正在建设的主跨为400 m的斜拉拱组合桥梁--湘江四大桥为例,利用大型有限元分析软件ANSYS,建立了斜拉拱组合桥的三维空间有限元模型,对桥梁振动频率及振型进行了分析,通过与普通拱桥的分析和对比,重点研究了斜拉索对钢管拱组合桥的静、动力特征的影响,对比分析了两种拱桥型式,相同位置影响线的差异.最后总结了斜拉拱组合桥的静、动力特征,得到了一些有益的结论,为这一新颖桥型的方案选取和设计提供参考.     

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。     

斜拉桥塔柱截面尺寸优化设计

在现有斜拉桥计算理论和结构优化理论的基础上,系统地考虑斜拉桥设计中应注意的多方面因素,确定了斜拉桥塔柱截面尺寸优化设计的设计变量、约束条件和目标函数,建立了优化设计的数学模型,并进行了算例分析。算例结果表明,利用建立的优化模型结合有限元方法对斜拉桥部分构件进行数学优化是可以实现的,其结果也能满足一定的工程精度。     

大跨度连续梁桥悬臂施工整体抗倾覆稳定安全系数评估

为了评估连续梁桥在悬臂施工期间的安全性,提出了一种基于可靠度反分析理论的大跨度连续梁桥悬臂施工整体抗倾覆稳定安全系数计算方法。该方法可在给定目标可靠度指标和计入结构参数随机性的前提下,采用可靠度反分析理论,求解连续梁桥悬臂施工整体抗倾覆稳定安全系数。运用该方法计算了一座大跨度连续梁桥的抗倾覆稳定安全系数,并分析了参数敏感性,同时探讨了安全系数取值的合理性。计算结果表明：参数的随机性对连续梁桥悬臂施工阶段整体抗倾覆稳定安全系数影响较大,忽略参数随机性影响会导致过高估计整体抗倾覆稳定安全系数;应根据目标性能需求选择合理的安全系数;在悬臂施工中需要特别关注临时固结设施的合理性,避免挂篮和浇筑节段同时掉落,以保证结构在施工期间的抗倾覆稳定安全;随机变量分布类型对安全系数分析结果有较大影响,在实际施工过程中,可对实际变量参数进行抽样统计,确定合理的随机变量分布类型,以此计算得到的抗倾覆稳定安全系数更加符合实际工程需求;安全系数初始值的选取对该计算方法结果的准确性没有影响,只对结果的收敛速度有一定影响;推荐的可靠度反分析方法对基于目标可靠度指标确定抗倾覆稳定安全系数具有较好的适用性。     

预应力混凝土斜拉桥塔梁临时固结构造空间受力分析

预应力混凝土斜拉桥跨径不断增大,主梁宽度也不断增加,其空间效应越来越明显,在其主梁的悬臂施工过程中,通常采用的塔梁临时固结方式常常导致主梁0号块附近开裂.应用MIDAS/Civil结构分析软件,对采用临时固结方式的斜拉桥空间结构进行施工仿真分析.结果表明,常用的塔梁临时固结方式的空间效应导致了主梁混凝土的开裂.对临时固结构造的设置提出建议.     

斜拉桥成桥索力优化方法研究综述

为了深化对斜拉桥成桥索力优化问题的认识，系统回顾斜拉桥成桥索力优化方法的研究进展与代表性研究成果；在将斜拉桥成桥索力优化方法分为指定结构状态的优化方法、弯曲能量（弯矩）最小法、数学优化方法、影响矩阵法、分步优化方法的基础上，根据斜拉桥合理成桥状态的确定原则阐述各类方法的求解思路与优化过程，并总结各类方法的特点、适用范围以及局限性；探讨斜拉桥成桥索力优化领域的未来发展趋势。研究结果表明：指定结构状态的优化方法其优化目标明确，力学概念清晰，计算方便，但无法兼顾主梁和桥塔的受力和变形，很难获得全局合理的结果，目前仅用于初定斜拉桥成桥状态；弯曲能量最小法的目标函数综合考虑了主梁和桥塔的受力与变形，体现了索力优化的本质特征，能够获得较为合理的优化结果，但在不添加任何约束条件时所得结果仍需进行后续调整，目前也多用于初定斜拉桥成桥状态；数学优化方法可根据不同类型斜拉桥的结构特点选择目标函数、约束条件与优化算法，所得结果也可兼顾斜拉桥各个构件的受力和变形，适用性较强，智能优化算法因其较好的全局收敛性、通用性和便于并行处理等特点，使得其在斜拉桥成桥索力优化乃至结构优化设计领域中的应用越来越广泛；影响矩阵是建立索力与目标函数关系的纽带，是一种综合的索力优化工具，但它需要在明确优化目标与约束条件的前提下求解；分步优化方法融合了多种优化方法的优势，可根据不同类型斜拉桥的受力和变形要求，分步骤选择不同方法全面优化斜拉桥的成桥索力；为适应斜拉桥大跨径化、主梁纤细化以及结构体系多样化的发展趋势，探索针对性或普适性更强的成桥索力优化方法、斜拉桥成桥状态与施工状态耦合优化、将更多优秀的智能优化算法应用于斜拉桥索力优化以及将数学优化算法与有限元程序进行嵌入式融合等问题均是该领域未来的发展方向。     

大跨度桥梁的施工控制

现代大跨度桥梁结构形式与功能日趋复杂,需要结合详细的理论分析和施工过程跟踪测试,采取相应的施工控制措施,保证桥梁施工的顺利进行并达到设计预期的目标成桥状态.施工控制内容包括几何控制、应力控制、稳定控制、影响因素分析等.施工控制方法有事后控制法、预测控制法、自适应控制法、最大宽容度法等.介绍大跨度桥梁施工控制的必要性、任务和主要内容、控制方法、结构计算分析方法以及影响桥梁施工控制的因素,并选取3座不同类型的大跨度桥梁-苏通大桥辅桥(连续刚构桥)、忠县长江大桥(斜拉桥)、武汉阳逻长江大桥(悬索桥),介绍施工控制的主要内容、方法以及取得的成果.