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。     

基于验算点法的重力坝坝顶水平位移可靠度研究

该文基于验算点的方法,分析当混凝土材料为随机变量时,重力坝坝顶水平位移的可靠度,并选取某水电站重力坝作为工程实例进行计算分析.取重力坝截面三个不同区域的混凝土弹性模量作为随机变量,使用有限单元软件建模计算,得到坝顶水平位移的功能函数.接着,依据验算点法,分析该大坝坝顶水平位移的可靠度.     

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。     

基于时变可靠度理论的钢筋混凝土桥梁安全性评估

该文介绍了一种钢筋混凝土桥梁安全性评估的方法。在对既有桥梁安全性评估时,根据钢筋混凝土桥梁特有的性质,对其进行可靠度计算分析。考虑了钢筋混凝土桥梁在使用过程中混凝土碳化、钢筋锈蚀引起的结构抗力退化,建立结构抗力退化模型。再根据评估基准期的不同,建立了时变荷载效应模型。最后运用JC法计算结构可靠度指标,以评估既有桥梁的结构可靠度。     

基于时变可靠度的桥梁检测与维修方案优化

介绍了一种桥梁的检测与维修方案的优化方法，并通过具体算例加以说明，最优检测与维修方案在保证桥梁的可靠度指标在全寿命期大于容许限值的基础上，使全寿命期的总费用最小。全寿命期费用包括检测费用、维修费用和失效损失在项。本文采用了一个单跨工形钢梁作为算例，运用上述方法求解了该钢梁在几种不同情况下的最优检测与维修方案，并总结了检测费用、维修费用和失效损失分别对最优检测与维修方案的影响，还指出准确的蜕化模型和费用模型是该方法的关键。     

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。     

基于LCA和时变可靠度分析的桥梁维护策略优化

为研究桥梁在生命周期过程中维护对安全性的提升,及桥梁维护过程所带来的环境影响,基于不确定性的思想,将失效概率作为结构安全性的表征指标,分析了桥梁结构有无维护和进行预防性维护、实质性维护的时变可靠度变化;基于考虑终点破坏模型的生态指标法,做出了桥梁的生命周期环境影响评价(Life cycle assessment,LCA);采用帕累托优化方法进行了失效概率与生命周期环境影响值双目标下的桥梁维护策略优化。运用该方法分析了某钢筋混凝土桥梁在有预防性维护和没有预防性维护情景下,以及预防性维护首次实施时间与实施周期的不同所引起的生命周期累积失效概率和环境影响的变化,并对其维护策略进行了优化分析。结论表明合理安排多次预防性维护能够有效延迟实质性维护的发生时间并降低生命周期环境影响,可以根据对结构安全储备要求和环境影响要求选择桥梁最优维护策略。     

RC系杆拱开裂刚度计算方法研究

针对目前存在的在役钢筋混凝土系杆拱桥跨中开裂和下挠的现象,基于主要受力裂缝的外观统计和理论方法,建立结构受力模型,进行有限元模拟。本文以一座在役的钢筋混凝土系杆拱桥为例探讨了3种开裂刚度的计算方法,并进行分析比较,从而实现对在役钢筋混凝土系杆拱开裂损伤后在其使用过程中的受力性能评价。     

考虑管养策略的混凝土桥梁时变可靠度分析

将桥梁结构的整个服役期分为若干时间段,并利用抗力预测模型和荷载效应预测模型得到划分具体时间段的抗力及荷载,据此将时变可靠指标计算问题转化成了时不变可靠指标计算问题,确定了时变可靠指标计算模型;引入评估基准期的概念,建立了评估基准期内考虑车辆荷载管控的荷载效应预测模型;分析了预防性养护、经常性养护和加固改造对抗力预测模型的影响,确定了考虑管养策略的混凝土桥梁时变可靠指标计算流程,为实桥可靠性预测提供依据。     

基于层次实验设计法的RC桥梁实用优化

假定按照规范方法求得的钢筋混凝土构件截面配筋为最优配筋,并对结构设计变量按传力路径分层次．进而提出了一种实用优化方法——层次实验设计法。算例表明,此方法概念清楚,能获得合理的设计,并大大地减少了大型结构体系优化的工作量。     

考虑CO2排放的公路桥梁结构时变可靠度

基于改进的混凝土碳化深度预测模型,结合世界气象组织(IPCC)对CO2浓度和气候变暖的预测数据,综合考虑钢筋截面面积、屈服强度和粘结强度的降低,建立不同CO2排放策略下未来90 a公路桥梁抗弯强度退化时变模型,详细研究了CO2浓度和气候变暖对钢筋混凝土桥梁结构抗弯承载能力可靠度的影响.针对广州地区一座钢筋混凝土桥梁展开分析,计算结果表明:A1F1和A1B排放策略下混凝土桥梁的承载能力均值下降速度快于CO2浓度不变的情形;服役至2100年,A1F1和A1B排放策略下桥梁体系可靠度指标分别比CO2浓度不变情形低0.5和0.42,首次加固维修时间分别比CO2浓度不变情形早13a和10a.     

基于时变可靠度衰变预测的普通钢筋混凝土桥梁预防性养护模型研究

为探讨普通钢筋混凝土桥梁时变可靠度的衰变规律,建立普通钢筋混凝土桥梁的预防性养护模型。以武汉市公路管理处管理养护的部分省国道桥梁为研究对象,采用有限元与MonteCarlo相结合的结构时变可靠度分析方法,考虑混凝土、钢筋等材料的疲劳退化,对桥梁结构时变可靠度规律进行了探讨,在此基础上,建立了基于结构时变可靠度衰变预测的普通钢筋混凝土桥梁预防性养护模型。     

基于支持向量回归的桥梁抗震动力可靠度计算

为了满足桥梁结构基于性能的抗震设计需求,提高桥梁抗震动力可靠度分析计算效率,提出一种基于支持向量回归(SVR)的桥梁抗震动力可靠度分析计算方法。该方法综合考虑了结构参数随机性和地震动激励随机性的影响。在ANSYS有限元分析软件中建立桥梁有限元数值分析模型,进行随机振动分析计算以确定结构在随机地震动激励作用下的响应功率谱;进而通过首次超越破坏准则得到桥梁结构在地震作用下的失效概率。采用均匀设计试验方法(UD)在结构参数样本空间选取合适的试验点,利用支持向量回归建立起结构参数与失效概率的对应关系式,再通过连续型随机变量的全概率公式得到结构在双重随机性下的失效概率。最后以一座主跨180 m的高墩大跨连续刚构桥为工程背景进行抗震可靠度分析计算,结果表明:采用UD-SVR方法拟合关于结构参数与失效概率的响应面函数进行可靠度分析计算,对复合随机系统的动力可靠度计算具有较高的效率,为复杂结构的抗震动力可靠度分析计算提供了一种新的思路。     

基于可靠度理论的悬索桥预应力锚固系统时变计算方法研究

为定量评价悬索桥预应力锚固系统在长期腐蚀作用下的安全性,基于可靠度理论,利用既有试验成果,建立了腐蚀预应力钢绞线的极限强度、伸长率以及弹性模量的力学性能时变模型;分析了预应力锚固系统的失效模式,采用Monte-Carlo模拟方法建立了预应力锚固钢束的抗力时变模型;以某公路悬索桥为工程背景,基于MATLAB平台编制了随机车流程序,对桥梁有限元模型进行模拟加载,获得了活载效应分布模型;以承载能力极限状态为目标建立了预应力锚固系统的功能函数,构建了预应力锚固系统时变可靠度计算方法。以腐蚀电流密度为变量,分析了预应力锚固系统可靠度指标在不同腐蚀速率下的退化速度。研究表明:锚固系统的时变可靠性对预应力筋的腐蚀程度较为敏感,可靠度指标随预应力筋腐蚀率的增大而迅速降低;腐蚀电流密度的增加会导致腐蚀速率增大进而导致锚固系统可靠度指标降低,并且使得在服役的早期可靠度指标降低的速率增大;当腐蚀电流密度小于0.15μA/cm~2时,预应力锚固系统在设计基准期内能够满足目标可靠度指标,腐蚀电流密度增加将导致可靠服役的年限迅速缩短。     

基于时变可靠度的钢筋混凝土结构碳化腐蚀开裂比例预测和维护时间确定

基于改进的碳化深度预测模型,结合IPCC预测大气CO2浓度数据,研究了气候变化(CO2浓度)的规律及其对混凝土结构的碳化损伤影响和维护时间的确定。由于概率预测模型能够考虑CO2排放、环境、结构尺寸、腐蚀电流密度、钢筋布置、保护层厚度和劣化机制的不确定性和变异性,发展了时变可靠度模型来计算混凝土结构在多种CO2排放策略作用下和不同耐久性设计下将来100年内的开始腐蚀概率和腐蚀开裂比例。根据结构维护管理要求标准,确定结构第一次维护时间。研究表明:在A1FI排放策略下的开始腐蚀概率比其在最好CO2排放策略下高了720%;对于保护层厚度为20 mm和水灰比为0.55的混凝土,在将来100年的开裂概率为0.37,这意味着大多数混凝土结构在服役期存在碳化腐蚀损伤现象,将来需要大量的维修和维护工作;在A1FI排放策略下,当可接受的开裂比例设为1%时,对于建于2000年、保护层厚度为30 mm和水灰比为0.50的钢筋混凝土结构在碳化腐蚀下第一次维护时间在2058—2065年。     

碳化作用下在役混凝土桥梁时变可靠度评估

该文总结了基于碳化的钢筋混凝土退化模型,建立了一般大气环境下考虑碳化平均锈蚀的弯曲抗力退化模型,用Monte Carlo方法编制了退化钢筋混凝土构件及系统的时变可靠度计算程序。以一座公路简支板桥为算例,结果表明:在一般大气环境下考虑碳化引起的平均锈蚀,桥梁承载能力时变可靠度在45 a左右即下降到设计目标可靠度,从而需要补强,无法达到设计使用期;同时建议将混凝土保护层开裂时间作为桥梁检查或维修参考点。     

考虑目标可靠指标时变的既有桥梁动态可靠度评估

目标可靠指标是结构可靠性鉴定的基本依据，目前，既有桥梁可靠度评定都没有考虑目标可靠指标的时变性，可能会导致评估结论出现偏差。对考虑目标可靠指标时变的既有桥梁动态可靠度评估方法进行探讨。基于该方法，对马迹塘公路桥进行承载能力可靠度评估，并预测该桥的剩余寿命。     

基于时变位移计算理论分析受损桥梁挠度变化的计算与应用

针对东明黄河公路大桥在运营过程中出现的跨中下挠较大的问题,运用时变位移的计算理论,结合影响受损桥梁挠度变化的三大主要因素(设计参数修正、预应力损失、刚度折减)进行修正,对运营20余年的受损桥梁变形情况进行有限元模拟计算分析。并通过不同时期桥梁变形的情况验证来计算理论的正确性,进而将运用该方法建立的模型应用到受损桥梁的改造施工过程中。研究结果表明,运用基于时变位移计算理论计算的有限元模型能够反映受损结构在运营过程中的受力情况以及挠度变化,并可以预测受损结构在改造施工过程中位移变化的趋势。     

基于MIDAS桥梁墩柱抗震验算分析

以郑州市某跨河桥为工程背景,以现行规范为基础,运用有限元软件midas建立模型,结合反应谱法对该桥桥墩进行E1和E2地震作用下的抗震验算。通过桥梁抗震验算可知,满足抗震设防目标,满足规范要求,其方法可为同类桥梁抗震验算提供参考。     

基于支持向量机的高墩大跨桥梁体系可靠度计算

为解决高墩大跨桥梁结构体系可靠度求解过程中失效模式复杂、极限状态方程无法显式表达等问题,提出一种基于支持向量机(SVM)分类技术的体系可靠度计算方法.该方法采用拉丁超立方抽样法产生样本库,通过重复筛选构造一个精确的SVM分类器函数(而不是构造功能函数本身的响应面函数),然后采用蒙特卡罗法进行数值模拟计算体系失效概率.以济邵高速公路逢石河特大桥为例验证了采用该方法计算高墩大跨桥梁体系可靠度的实用性,计算结果表明该桥体系可靠度满足设计要求.