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.     

公路隧道结构计算的分项系数法

应用概率极限状态设计方法是当今国内外结构设计发展的必然趋势。为了推进分项系数法在公路隧道结构设计中的应用,结合隧道结构和分项系数法的特点,针对不同的隧道建设工法及结构安全等级,提出各分项系数的取值建议,并对各分项系数进行经验校准。得到如下结论： 1)当隧道结构安全等级为一级时,根据本文给出的分项系数的计算结果,结构的总体安全水平略高于传统设计方法; 2)当结构安全等级为二级时,其总体安全水平与传统设计方法相当; 3)安全等级为三级时比传统方法略低。建议推行基于结构可靠度理论的分项系数法。本文对隧道设计规范修编具有较大的参考价值。     

地震作用下支挡结构的设计式研究

在地震作用下如何选取路基支挡结构构件的设计式,是规范编制所急需解决的问题。针对该问题,首先,在系统地梳理了国内第一,二,三层次可靠度设计标准的基础上,提出3种地震组合设计式;其次,运用所编写的路基支挡结构设计软件,进行极限状态设计及可靠性分析对比验证,最终提出地震作用下路基支挡结构构件的设计式。该设计式可对路基支挡结构设计规范的编制提供更为准确的依据。     

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。     

悬臂施工混凝土桥基于可靠度的分项安全系数

在混凝土桥梁平衡悬臂法施工过程中，最重要的一个方面是由倾覆引起失稳的极限状态。文中首先提出在这类桥梁施工中所包含的主要假设、荷载以及方法体系。基于可靠度的校准过程，就是确定一组分项安全系数，将其用在构件的设计中，以确保桥梁在施工过程中的稳定性。最后举例比较主跨为120m桥梁在分别采用建议的分项安全系数和整体安全系数为1.5时所使用的稳定构件的设计值。     

悬臂施工混凝土桥基于可靠度的分项安全系数

在混凝土桥梁平衡悬臂法施工过程中，最重要的一个方面是由倾覆引起失稳的极限状态。文中首先提出在这类桥梁施工中所包含的主要假设、荷载以及方法体系。基于可靠度的校准过程，就是确定一组分项安全系数，将其用在构件的设计中，以确保桥梁在施工过程中的稳定性。最后举例比较主跨为120m桥梁在分别采用建议的分项安全系数和整体安全系数为1.5时所使用的稳定构件的设计值。     

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。     

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。     

国内外工程结构可靠性设计标准对比

随着中国工程基建能力不断走向海外，对国内外工程结构可靠性设计标准进行对比研究极为必要。通过四个方面的对比，结果表明:①中国与国际主要标准在可靠性设计总原则上的规定基本一致，但具体执行标准，中国以行业划分，欧洲以结构设计类型划分；②以分项系数反映可靠水平的极限状态设计法，是目前中欧可靠性设计标准的主流；③欧洲标准目标可靠指标的确定以工程风险分析法为主，具体数值较为统一，中国标准以校准法为主，但具体数值未经社会风险可接受水平统一调整；④欧洲标准分项系数的确定采用了确定性方法，中国标准分项系数的确定以一次可靠度方法为主。     

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。     

基于分项安全系数的混凝土桥梁耐久性设计方法研究

从现有的混凝土结构耐久性研究成果出发,以实现混凝土桥梁设计使用寿命作为耐久性设计的目标,结合混凝土桥梁的结构设计特点,提出了一套实用耐久性设计方法.通过相关内容的文献收集、整理及结果分析,确定了引起结构性能退化的主要耐久性作用及其极限状态,系统总结了现有耐久性设计理论和方法,提出了基于分项安全系数的耐久性设计理论和设计方法,将环境作用的影响作为荷载,采用结构设计规范常用的荷载与抗力的关系式,引入分项安全系数,针对影响混凝土桥梁耐久性能的主要环境作用建立了对应的极限状态方程,进行耐久性极限状态的验算,并详细论述了相关安全参数的意义和取值范围.最后以碳化作用为例进行了耐久性验算.     

欧洲规范的现状与未来发展

介绍了关于工程结构的欧洲规范(Eurocode-Basis of structural design)的基本情况和近期进展,并对EUROCODE 0[1]的基本内容和特点进行了评述,特别介绍了该篇中关于极限状态、设计基准期、目标可靠度指标以及推算分项系数的简化方法。     

水泥混凝土路面结构可靠性设计方法

按现行规范的设计准则，分析水泥混凝土路面结构设计中各种不确定性因素的构成以及对设备的影响，通过引入可靠度系数建立计入各种不确定性影响的水泥混凝土路面结构可靠性设计方法。     

欧洲规范及其近期进展

介绍了关于工程结构的欧洲规范（Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ＥｕｒｏＣｏｄｅｓ）的基本情况和近期进展，地ＥＵＲＯＣＯＤＥ１（第一篇）的基本内容和特点进行了评述，特别介绍了该篇中关于极限状态，设计基准期、目标可靠度指标以及推算分项系数的简化方法。     

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Monte-Carlo法并基于动态称重（WIM）系统模拟随机车流,进行了数条地震波增量动力分析（IDA）;采用Ferry Borges荷载组合理论求解地震设计状况组合效应分布,依据直接积分法求解桥梁结构的失效概率,从而确定荷载效应分项系数与可靠度指标影响面关系。研究结果表明：荷载效应分项系数的取值与目标可靠度指标的选取息息相关,忽略汽车荷载的地震设计状况风险分析,将严重低估桥梁结构的实际失效概率。为指导高烈度区连续刚构桥的地震设计状况设计,对于E2工况下的地震动输入,地震作用重要性系数λ₁取1.0,桥梁结构跨径对汽车荷载效应分项系数取值产生较大的影响,故选取β_s=3.1~3.4作为Ⅷ度区连续刚构桥地震设计状况设计时目标可靠度指标建议值,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.76;地震基本烈度对汽车荷载分项系数存在一定的影响,在同样的目标可靠度指标建议值下,对于Ⅶ度区地震设计状况,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.652。     

新旧公路钢结构桥梁设计规范的对比探讨

通过对比《公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015》(以下简称:新版规范)和《公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86》(以下简称:旧版规范)的主要条款,了解并掌握新版规范在设计方法、设计指标、主要计算公式方面的改进,并通过一个简单的算例展示了新、旧规范的在强度、刚度及稳定性验算的主要区别。最后得出以下结论:新版规范采用极限状态设计法,引入了作用效应分项系数和材料抗力分项系数,提高了结构和构件的安全性,并且确保在不同作用组合下结构和构件可保持一致的安全度;在主要的计算内容上,通过引入有效截面和结构重要性系数,设立科学、实用的限值,采用更完善的计算模型等措施,提高了结构和构件的安全性,适用性,实用性。     

预制桩的可靠度分析

结合铁路桥梁地基基础的可靠度规范改革，根据铁路桥跨荷载标准，应用“校准法”，计算了现行桥规中打入桩定值设计法的可靠度水准。根据铁路桥跨荷载分项系数，计算了打入桩承载力的分项系数。     

水泥混凝土路面结构可靠性设计

分析各随机变量对水泥混凝土路面结构可靠度的影响，引入了可靠性系数的概念，提出了在不改变现行混凝土路面结构设计程序的情况下，进行路面结构可靠性设计的方法。     

确定目标可靠指标的一种新方法及材料用量分析

将目标可靠指标与设计分项系数及材料用量联系起来，确定了使用目标可靠指标及设计分项系数，并从分析比较中得知桥梁结构按目标可靠指标进行设计比按现行规范进行，在材料用量上要减少１０％左右，个别情况下要减少１７％左右。为设计人员学习、使用目标可靠指标或设计分项系数提供了一份可靠的背景材料。     

运营荷载作用下钢混组合梁桥抗弯性能可靠度研究

为分析实际运营荷载作用下钢混组合梁桥的抗弯结构可靠度,建立了钢混组合梁结构可靠度评估方法。首先,确定了钢混组合梁抗弯失效的极限状态方程,并确定了采用i-HLRF算法计算结构可靠度指标;其次,建立了基于全截面塑性的钢混组合梁截面抗弯承载力计算模型,结合文献中105组钢混组合梁试验数据对该计算模型的不确定量度进行了分析;第三,建立了基于实测车辆数据计算桥梁构件荷载效应极值分布模型的方法;最后,结合某一钢混组合梁连续梁桥结构,计算了正弯矩和负弯矩区域的截面抗弯性能结构可靠度指标。结果表明：基于全截面塑性的抗弯承载力计算模型能够很好地表征钢混组合结构的试验极限承载能力,计算模型不确定性量度与各类结构设计参数没有显著相关性,并服从均值为1.02、变异系数为0.07的正态分布;案例桥梁正弯矩区域抗弯性能计算可靠度指标为4.55,而负弯矩区只有4.06,低于我国混凝土桥梁规范采用的目标可靠度指标(4.2)。