全寿命成本分析法在钢桥疲劳检测与维修决策中的应用

疲劳是影响桥梁钢结构的耐久性的重要因素,疲劳的检测与维修是保证钢桥正常运营的重要措施.文中基于全寿命成本分析法的基本原理,将全寿命成本分析法用于钢桥的疲劳检测与维修决策中,综合考虑了检测成本、维修成本、用户成本与失效成本,并以某钢箱梁为例提出了钢桥疲劳检修的方案的全寿命成本计算方法.     

在役钢筋混凝土梁桥承载力可靠度预测

针对主梁的失效,利用已有构件时变可靠度成果,提出在役梁桥承载力可靠度预测方法和分析步骤,并进一步研究结构时变可靠度规律,是在役桥梁结构承载力可靠度预测研究的一个重要思路.     

既有钢筋混凝土梁桥的承载力可靠度分析

承载力可靠度是反映既有钢筋混凝土梁桥安全性的重要指标．对于既有钢筋混凝土梁桥,其材料强度和结构尺寸可以通过现场检测获得,同时,在桥梁服役期间内,桥梁已经承受了某一水平荷载的验证,并且桥梁各主要失效模式问存在相关性．综合考虑多种因素,建立了既有钢筋混凝土梁桥承载力可靠度分析的模型和方法,并应用于一座跨径为19．5m的5片简支梁桥的承载力可靠度评估中．     

在役钢筋混凝土桥梁结构的可靠度评估研究

我国现有大量的钢筋混凝土桥梁结构,随着服役时间的不断延长,均存在着不同程度的老化和破坏现象,因此对这些桥梁结构进行可靠度评估就显得非常重要。从可靠度评估和维修策略、基于时变抗力的可靠度分析、疲劳可靠度和动力可靠度几方面问题出发,对在役钢筋混凝土桥梁结构的可靠度评估进行探讨,可为工程实践提供有意义的参考。     

Numerical simulation to reliability analysis of fault-tolerant repairable system

In the traditional method for the reliability analysis of fault-tolerant system, the system structure is described by means of binary decision diagram (BDD) and Markov process, and then the reliability indexes are calculated. However, as the size of system augments, the size of state space will increase exponentially. Additionally, Markov approach requires that the failure and repair time of the components obey an exponential distribution. In this study, by combining dynamic fault tree (DFT) and numerical simulation based on the minimal sequence cut set (MSCS), a new method to evaluate reliability of fault-tolerant system with repairable components is proposed. The method presented does not depend on Markov model, so that it can effectively solve the problem of the state-space combination explosion. Moreover, it is suitable for systems whose failure and repair time obey an arbitrary distribution. Therefore, our method is more flexible than the traditional method. At last, an example is given to verify the method.     

在役大跨径桥梁基于远程监测的可靠性评价

结合实际桥梁,在介绍大跨径斜拉桥监测方案的基础上,重点阐述了基于可靠性理论的大跨径斜拉桥远程监测评价体系,包括荷载效应参数的获取、桥梁结构抗力参数的获取以及动态可靠度的计算方法等.可望在实践中起到一定的借鉴作用.     

在役大跨径桥梁基于远程监测的可靠性评价

结合实际桥梁,在介绍大跨径斜拉桥监测方案的基础上,重点阐述了基于可靠性理论的大跨径斜拉桥远程监测评价体系,包括荷载效应参数的获取、桥梁结构抗力参数的获取以及动态可靠度的计算方法等.可望在实践中起到一定的借鉴作用.     

跨断层桥梁抗震综述

在交通强国战略深入推进的时代背景下,中国公路、铁路网的发展使得跨越断层修建桥梁不可避免,川藏铁路的规划、设计和修建更让这个问题日益突出. 同时,公路和铁路抗震规范采用避让断层造桥的规定与无法避让造桥的实际情况之间的矛盾也日渐凸显. 在地震作用下跨越活动断层的桥梁比非跨越断层桥梁具有更复杂的受力特点、破坏形式和破坏机理,我国对跨断层桥梁的研究尚处于起步阶段,可供参考的相关文献资料、工程实例以及抗震设计规范缺乏. 为了确保跨断层桥梁的安全性,基于国内外对跨断层桥梁的研究现状,归纳总结了活动断层特征、断层处地震动、跨断层桥梁的破坏特征、跨断层桥梁分析方法以及跨断层桥梁概念设计措施. 梳理了当前跨越断层桥梁抗震存在的问题,并对未来跨断层桥梁的研究进行了展望,指出断层地震空间性、跨断层桥梁破坏机理、多灾害对跨断层桥梁的影响、跨断层桥梁快速抢修技术和人工智能技术在跨断层桥梁抗震中的应用将是未来发展方向,为未来跨断层桥梁抗震设计、性能评估和规范拟订提供参考.      

既有钢筋混凝土梁时变可靠度计算模型

分析了目前既有结构时变可靠度计算理论和现行规范计算公式,考虑混凝土损伤和钢筋锈蚀以及材料强度随时间劣化的情况,建立了既有钢筋混凝土梁(单筋矩形截面、双筋矩形截面和T形截面)的时变抗力计算模型,给出了既有钢筋混凝土梁的时变可靠度指标,并通过工程实例对既有钢筋混凝土梁进行了加固前计算分析.结果表明:实例结构动态可靠度指标为1.56,承载能力属于d级,这与现行可靠性鉴定标准的评级相吻合,因此,计算模型合理可靠.     

铁路桥梁的可靠度评估

本文基于结构可靠性理论,对铁路桥梁设计规范的校准进行了探讨.从满足可靠度推 算出发,选定出合理的列车活载概率模型。对常用铁路桥梁的既有可靠指标进行了推 算。按所校准范围和一简化的验算式,初步选择出分项安全系数。      

基于响应面法的连续刚构桥梁体系可靠度分析

为了解决分析桥梁结构可靠度时功能函数不存在显式的问题,在现有响应面法的基础上,提出了改进的响应面法;利用有限元软件,对某高墩大跨连续刚构进行了受力分析;选取压应力、拉应力和稳定性失效3类失效模式,在改进的响应面法基础上,利用编程软件MATLAB,实现连续刚构桥梁体系可靠度的计算.算例分析表明,该方法迭代次数少,效率较高,可实现连续刚构桥功能函数重构和体系可靠度计算.     

公路独柱墩桥梁抗倾覆研究综述

为了促进公路独柱墩桥梁的可持续发展,总结了国内外典型桥梁倾覆事故,并从桥梁倾覆破坏机理、倾覆稳定性影响因素和抗倾覆控制方法3个方面系统梳理了公路独柱墩桥梁在抗倾覆领域的研究现状,强调了超载对桥梁结构安全威胁的严重性、倾覆问题复杂性及紧迫性。研究结果表明:桥梁倾覆事故多由超载车辆偏载行驶诱发,这些独柱墩桥梁存在“强弯弱倾”现象;汽车荷载对桥梁的弯矩、剪力和扭矩效应影响不同,亟须建立一套适用于桥梁抗倾覆分析的重型汽车荷载计算标准;不同桥梁发生倾覆破坏的模式及相应的荷载最不利状态各不相同,明确桥梁不同破坏模式下的倾覆轴力学模型对倾覆最不利状态演化至关重要,尚需在倾覆轴力学模型和倾覆最不利状态领域开展更为深入的研究工作;温度、预应力、收缩徐变和基础变位因素耦合作用下的桥梁倾覆机理仍不清晰;采用反力最不利状态描述桥梁的倾覆极限状态,割裂了倾覆效应与扭矩特性的力学联系;建议以可靠度理论为基础,结合倾覆破坏模式及合理倾覆轴力学模型来完善抗倾覆控制计算方法,进一步降低公路独柱墩桥梁安全运营风险;在保持一定抗倾覆安全冗余度和注重桥梁监控与维护的前提下,加强治超限载管理是防止该类事故发生的根本途径。      

桥梁损伤安全评定与维护管理策略

既有桥梁总会存在着不同程度的结构累积损伤 ,这不但影响桥梁的正常运营 ,而且会危及结构的使用安全。常规桥梁承载能力试验与新近发展起来的健康监测技术都很难独自对会导致桥梁脆性破坏的损伤累积进行有效检测。因此 ,提出基于损伤机理的结构损伤安全评定方法的设想 ,采用局部无损探测和整体、长期健康监测相结合的损伤判断、定位技术 ,在正确诊断桥梁损伤基础上 ,综合应用基于损伤力学、疲劳断裂、可靠度理论等多种方法和理论进行损伤安全评定。根据实时安全评定结果 ,按照不同桥梁结构的损伤特点 ,即时给出桥梁维护管理对策 ,以便桥梁管理部门采取相应措施保障桥梁安全使用。以上海市外白渡桥为例简要介绍该方法的实际应用成果 ,并对今后桥梁损伤安全评定研究提出了一些具体建议     

考虑非线性累积损伤的大跨多荷载桥梁的疲劳可靠度评估

针对大跨多荷载桥梁疲劳损伤累积非线性过程中的大量不确定性,对火车、汽车与风荷载作用下的大跨悬索桥,利用连续损伤模型提出了一个疲劳可靠度评估方法.首先,在连续损伤模型基础上,对模型参数进行分析;然后,根据工程应用的需要,适当简化疲劳模型,在连续损伤模型中引入合适的随机变量,定义疲劳可靠度分析的极限状态函数,假定多种未来可能的交通荷载和荷载增长模式,利用蒙特卡洛方法产生随机变量并计算失效概率;最后以香港青马大桥为例,讨论了该桥在不同荷载状况下使用120年后的疲劳失效概率.研究发现:若保持当前的交通状态,桥梁可保持良好状况,但未来交通荷载的快速增长会导致结构提前失效.      

既有混凝土桥梁结构的动态可靠性分析

既有混凝土桥梁结构在荷载、环境、材料以及使用时间等因素的影响下,结构的性能会逐步劣化,结构性能的劣化使得结构的实际可靠度比原设计的可靠度降低.而既有结构可靠性指标逐渐下降的过程是一个动态的过程.论述了考虑抗力变化的结构动态可靠度,提出了结构动态可靠度的分析计算方法.此方法简便易行,且形式上能够与现有的结构可靠度分析方法相协调,因而可以作为既有混凝土桥梁结构可靠度分析的参考方法.     

既有双筋矩形截面受弯构件时变可靠性分析

在同时考虑混凝土损伤和钢筋损伤及材料强度随时间劣化的情况下,结合规范中的设计计算公式,研究既有双筋矩形截面受弯构件抗力时变计算模型,并给出其时变抗力计算简化公式和时变可靠度指标。结合工程实例进行了计算分析,计算结果验证了本方法与现行可靠性鉴定标准的结果相吻合。     

静活载作用下连续桁梁桥挠度的仿真计算

以现有连续桁架桥的静活载作用下实测竖向挠度为依据,进行了挠度的有限元模型仿真计算,验证了所建模型的可靠性,并将其应用于桥梁的承载力评估,同时介绍了ANSYS软件中的一些建模技巧.     

牵引供电系统可靠性建模方法

采用基于遗传算法的拟合方法,提出了一种以威布尔分布模型为基础的牵引供电系统的可靠性建模方法。以京广线郑州南段牵引供电系统为例,根据统计的14年设备失效率信息,采用建模方法建立了牵引供电系统各设备的可靠性模型,运用BDD算法得到整个牵引供电系统的可靠性模型,计算了系统的有效寿命。拟合优度的K-S和W2检验结果表明:该建模方法是一种适用于牵引供电系统特别是接触网系统可靠性分析的。有效寿命的计算结果表明:牵引供电系统与接触网的有效寿命分别为3.116年与3.215年,供电系统的可靠性在很大程度上取决于接触网的可靠性。     

基于支持向量机的桁架桥可靠度评估

针对桁架桥结构极限状态方程一般难以显式表达的特点,提出基于支持向量机的桁架桥可靠度评估方法。通过抽样,采用桁架桥有限元计算,利用支持向量机的非线性映射和泛化能力,建立随机变量与结构响应之间的函数关系,模拟结构极限状态方程,采用优化算法计算桁架桥可靠指标。研究表明:该方法对于评估桁架桥可靠度具有较高的计算精度,但随车辆荷载随机变量的离散性增加,桁架桥的失效概率显著增大。     

既有双筋矩形截面受弯构件时变可靠性分析

在同时考虑混凝土损伤和钢筋损伤及材料强度随时间劣化的情况下,结合规范中的设计计算公式,研究既有双筋矩形截面受弯构件抗力时变计算模型,并给出其时变抗力计算简化公式和时变可靠度指标。结合工程实例进行了计算分析,计算结果验证了本方法与现行可靠性鉴定标准的结果相吻合。