水泥混凝土路面结构模糊随机可靠度计设方法研究

我国水泥混凝土路面设计经历了3个发展阶段经验法、力学-经验法和可靠度设计法.由于荷载、环境作用和结构设计参数的随机性和模糊性,它们都将影响路面结构的可靠度水平.为了更好地发展现有路面设计理论,系统地分析了现有水泥混凝土路面设计规范,对路面结构可靠度进行了定义和讨论.采用模糊随机可靠度理论,对水泥混凝土路面结构可靠度设计方法进行了系统分析,研究提出了路面模糊随机可靠度的设计公式,讨论了各个设计变量的变异性,并结合具体设计提出了详细的步骤和思路.     

基于评估荷载发生概率的在役混凝土桥梁可靠度分析方法

针对影响桥梁安全性的因素具有较多不定性的特点,应用随机可靠度理论,对在役混凝土桥梁荷载概率模型、抗力概率模型、可靠度评估流程、可靠度计算方法等方面进行了研究。基于可变荷载在评估基准期内的不同取值方式,提出了基于评估荷载发生概率和基于评估基准期荷载极大值的构件可靠度计算方法。从可靠指标的延续性出发,考虑构件抗力随时间变化,提出在役混凝土桥梁可靠度的预测方法。研究结果表明:两种方法可靠指标预测曲线规律是一致的,后者是前者的特例,且比前者偏于安全;预测初期两种方法可靠指标的计算结果与以往方法较为接近,预测后期两种方法可靠指标下降规律与以往方法基本一致。两种方法均偏于安全,对于荷载随时间增长较快的桥梁结构是适用的。     

基于支持向量机和改进粒子群算法的钢管混凝土拱桥可靠度分析

针对大跨度钢管混凝土拱桥结构可靠度分析过程中功能函数难以显式表达的问题,首先阐述了支持向量机的基本原理,并将其引入到结构可靠度分析中,建立了基于支持向量机的可靠度分析模型,然后利用改进粒子群算法对某钢管混凝土拱桥的吊杆可靠度与拱肋可靠度分别进行了求解,并对其灵敏度进行了分析,研究表明：端部短吊杆的可靠度指标相较于其它吊杆更大,并且越靠近跨中,吊杆的可靠度指标整体越小;随机变量灵敏度对吊杆可靠度指标影响最大的为吊杆弹性模量,其次为吊杆截面面积,钢管弹性模量、混凝土弹性模量、立柱截面面积与主梁截面面积对其影响较小;在拱肋可靠度评估中,拱脚截面的可靠度最小,拱肋1/8截面处的可靠度指标最大,随机变量灵敏度对拱肋可靠度指标影响最大的为拱肋截面面积,其次为钢管弹性模量,立柱截面面积、汽车荷载与主拱抗弯惯性矩等对其均有不同程度的影响。     

钢管混凝土拱肋施工过程截面温度特性分析

应用大型通用程序对钢管混凝土构件截面温度场进行计算。对不同的水化热计算模型进行比较分析,认为复合指数式较为合适。对钢管壁厚、管径、混凝土导热系数等参数对钢管混凝土拱肋施工过程截面温度特性的影响进行了分析,结果表明:钢管壁厚影响较小,而管径的影响较大;混凝土导热系数对截面温度场有一定的影响,但对于同一种骨料的混凝土其影响不大。     

考虑水平荷载作用的大跨径钢管混凝土拱桥稳定分析

浙江淳安南浦大桥为大跨径中承式钢管混凝土桁式拱桥,矢高60m,跨径308m,桥宽12m,宽跨比较小,该桥的面外稳定是桥梁安全性的关键.在水平荷载(包括风荷载和水平地震荷载)作用下,拱桥的面外稳定更引起设计者的重视.采用ANSYS有限元分析软件,考虑几何非线性,探讨了不同量值水平荷载对该桥施工最不利阶段和成桥阶段的面外稳定的影响,为此类桥梁的设计施工提供参考.     

考虑水平荷载作用的大跨径钢管混凝土拱桥稳定分析

浙江淳安南浦大桥为大跨径中承式钢管混凝土桁式拱桥,矢高60m,跨径308m,桥宽12m,宽跨比较小,该桥的面外稳定是桥梁安全性的关键。在水平荷载(包括风荷载和水平地震荷载)作用下,拱桥的面外稳定更引起设计者的重视。采用ANSYS有限元分析软件,考虑几何非线性,探讨了不同量值水平荷载对该桥施工最不利阶段和成桥阶段的面外稳定的影响,为此类桥梁的设计施工提供参考。     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥的非线性稳定分析

失稳破坏是大跨度的上承式钢管混凝土拱桥破坏的形式之一,其危害性比强度破坏更大。针对目前对上承式钢管混凝土拱桥的非线性稳定研究较少的现状,以某大桥上承式钢管混凝土拱桥为对象,研究了大跨度上承式钢管混凝土拱桥的稳定问题,建立其空间有限元模型。对该大桥成桥阶段的力学性能进行线性、非线性稳定性分析,讨论了正对称偏心与反对称偏心对稳定系数的影响,研究结果表明考虑了正对称偏心或反对称偏心后,会引起非线性稳定系数变小,该结论对今后同类桥型的设计与施工有一定的参考价值。     

陶粒混凝土局部抗压承载力的计算及其可靠度分析

为研究陶粒混凝土局部抗压承载力的计算,进行了74个陶粒混凝土试件的局部抗压承载力试验,分析了陶粒混凝土试件的局部抗压破坏特征。在试验研究的基础上,提出了陶粒混凝土局部抗压承载力计算公式的模型。应用结构可靠度分析的一次二阶矩法,对公式模型进行了可靠度分析,并按照《统一标准》的要求,确定了公式中的待定参数ω的值。最后对影响可靠指标的因素进行了探讨,分析了各因素对可靠指标的影响程度。建议的公式和可靠度分析结果,可供工程实践参考。     

两侧加厚的矩形截面偏压构件承载力计算方法

在实际工程中依据受压区新增及原有混凝土是否破坏,以及受压较小侧或受拉侧新增及原有钢筋是否屈服,在受压较大侧及受压较小侧(小偏压构件)或受拉侧(大偏压构件)两侧均采用外包混凝土加厚的矩形偏压构件具有9种可能发生的界限破坏形式.以目前加固结构承载力计算常用的基本假定为前提,得到了受压较大侧新浇筑混凝土及受压较小侧或受拉侧新...     

钢管混凝土拱桥吊装过程的最优化计算分析

以在建的主跨460 m的中承式钢管混凝土拱桥———巫峡长江大桥为例,在综合考虑拉索的垂度效应与结构几何非线性影响的基础上,采用一阶最优化计算方法来确定拱桥的合理施工状态。以成桥后拱肋的线形为目标函数,施工中拱肋节段的预转折角为设计变量,利用施工优化的原理,直接建立施工期结构状态可测变量与成桥状态目标函数之间的关系。通过对目标函数的最优化处理,求出各施工阶段的扣索索力和拱肋吊装高度,模拟了钢管拱肋的拼装过程。计算结果表明:将最优化计算理论引入拱桥的施工过程计算中是可行的,结果也是合理的。     

基于可靠度分析的既有钢筋混凝土桥梁性能评估

结合实际桥梁混凝土强度和钢筋锈蚀检测数据,考虑材料性能经时变化特点,构建了钢筋混凝土桥梁简支梁桥空心板梁弯矩抗力衰减模型;按照《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T 50283-1999)建立桥梁结构上的恒载作用效应概率模型和活载作用效应概率模型;以简支板梁跨中弯矩作为功能函数,运用根据JC法所编制的Matlab程序计算每片板梁的可靠指标.运用结构体系失效概率的点估计方法之一——概率网络估算技术,通过近似数值分析计算得出桥梁上部结构体系的可靠指标.并用算例验证了本文所提出的桥梁性能评估方法的正确性和可行性.     

钢筋混凝土拱桥参数化建模及特征值屈曲分析

针对某在建的150m跨径钢筋混凝土拱桥,利用开发的基于ANSYS的拱桥参数化建模模块,分别采用梁单元和实体单元创建有限元模型。在此基础上进行拱桥的特征值屈曲分析,并对拱轴线类型、桥面结构形式以及拱脚支承形式等影响因素进行了参数分析。分析结果表明:采用梁单元与实体单元进行结构离散,对于拱桥的特征值屈曲的计算结果影响不大。     

既有钢筋混凝土桥梁模糊随机可靠性评价

由于钢筋锈蚀、混凝土碳化和日益增加的交通荷载影响,桥梁性能随着时间劣化,可靠性降低。因此,在分析影响既有钢筋混凝土桥梁可靠性不确定性因素的基础上,将这些因素归结为随机性和模糊性,以模糊随机变量为基本变量,考虑桥梁在服役过程中的耐久性损伤对可靠性的影响,针对既有桥梁荷载的分析背景同拟建桥梁的不同,进一步考虑模糊性,建立了考虑失效准则模糊性的模糊随机状态方程,将JC法改进用于计算模糊随机可靠指标,以装配式简支梁桥可靠性评价为例给出了具体方法和过程。     

钢管混凝土拱桥拱肋核心混凝土的可泵性研究

拱肋高强核心混凝土施工技术难度大、质量要求高,为了确保工程施工质量,混凝土浇筑要求一次成功,混凝土可泵性是钢管混凝土浇筑成败的关键,而可泵性的关键是混凝土的配合比。针对渝湘高速公路细沙河大桥拱肋核心混凝土灌注现状,通过对核心混凝土可泵性的研究,分析钢管拱肋核心混凝土的配合比对核心混凝土成功灌注的影响,以期对钢管混凝土拱桥核心混凝土施工提供参考。     

箱拱桥荷载横向分布计算的比拟板法研究

采用三维20节点等参体元分析板拱桥拱圈横向受力行为,采用实际箱拱圈与比拟板圈的纵向抗弯、抗压刚度、横向抗弯、抗扭性能相当的原则,提出箱拱桥荷载横向分布比拟计算方法。研究表明:拱圈截面内力、挠度与荷载分布无对应关系,不能通过挠度横向分布来确定荷载横向分布;按等效原则进行箱板拱荷载横向分布计算是可行的;拱圈弯矩、轴力荷载横向分布需分别计算,一般情况下比按均匀分布确定的系数大2~3倍。     

基于PDS模块技术的钢筋混凝土拱桥可靠度计算

运用ANSYS中的概率设计模块(PDS)技术,将蒙特卡罗法(MC)和响应面法(RSM)结合起来,针对无法列出极限状态方程的在役钢筋混凝土拱桥建立了有限元模型,并进行了可靠度分析.根据钢筋混凝土拱桥的实测资料,选取对结构可靠度影响大的随机变量作为输入参数,将拱桥的结构响应编写为ANSYS的APDL语言,建立可靠度计算的参数化模型.利用ANSYS中的PDS模块技术拟合结构的响应面方程,对拟合的响应面函数进行2 000次抽样,得到函数的统计参数.然后根据JC法的计算原理,用Matlab编程计算出拱桥上部结构的可靠指标.并根据钢筋混凝土拱桥的结构特点,将主拱圈、拱上立柱和桥面板作为串联体系进行系统可靠性分析,选取构件的最低可靠指标作为整个体系的可靠指标.最后探讨了随机变量对拱桥可靠度的灵敏度影响程度,得到拱圈、拱上立柱和桥面板3个构件中随机变量对功能函数的影响大小.     

球溪河左线大桥110m钢筋混凝土箱形拱桥的动力特性分析

20世纪70年代以来,我国修建了大量的钢筋混凝土箱形拱桥,在一定程度上促进了拱桥向大跨度的发展。该文基于设计文件,利用ANSYS软件建立了球溪河大桥的空间有限元模型,计算了该桥的自振频率和模态,并得出了一些有用的结论。     

混凝土箱梁桥断面竖向温度梯度的测试与分析

随着热量的流动,裂缝会出现和扩展,从而抑制热量流动,并引起结构的应力重分布。此外,对桥梁的温度分布及由此引起的变形规律的正确认识,有助于在施工中修正桥梁的定位偏差。该文介绍测试技术和热电偶在横向坡度4%的混凝土箱梁桥沿桥墩附近及四分之一跨截面的布置情况。当天气晴朗或多云时,修建期间桥面混凝土温度分布曲线不再是直线,而是呈抛物线,最大值出现在高度较高的腹板顶面。此外,该文通过对大量试验数据的分析,总结出桥梁断面温度梯度分布与气候条件的关系,这些气候资料来自现场实测和当地气象局。最后,根据气候条件提出在广州地区横坡为4%的混凝土箱梁桥的温度梯度模式。     

基于时变因素的桥梁可靠度指标计算

在预应力桥梁服役过程中,桥梁构件的抗力水平可能降低,同时在运营过程中,桥梁的交通量有可能发生增长,考虑这些时变因素的桥梁可靠度是值得关心的问题。本文总结归纳了三种典型的抗力退化模式,以某地交通量观测结果为依据,拟合了其增长函数;建立抗力衰减和荷载增长的时变模型;接着,本文以某现役预应力混凝土桥梁构件为背景,利用蒙特卡罗法模拟计算了考虑时变因素的可靠度指标,讨论了其安全使用年限。