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。     

不同设计基准期桥梁结构可靠指标的动态分析

基于影响桥梁结构可靠度的基本因素,考虑恒载与汽车荷载效应的基本组合,通过推算汽车荷载在不同设计基准期内的统计参数,采用可靠度校准法对不同设计基准期下桥梁结构的可靠度进行分析。并由JC法计算不同破坏类型受力构件的目标可靠指标值与结构抗力均值。结果表明,目标可靠指标与设计基准期近似呈线性递减关系,不同基准期下达到同一目标可靠指标所需抗力均值与设计基准期近似呈线性递增关系。     

现役钢筋混凝土桥梁荷载与抗力分析

针对拟建桥梁结构与现役桥梁结构的不同之处，基于不同的鉴定基准期，系统地总结分析了荷载效应与抗力在后续使用期内随时间的变化规律。根据实际工程中的检测值，在进行计算分析时，讨论了对抗力预测模型的修正，为结构的可靠性分析提供了一种较为完整的荷载、抗力计算方法。     

非平稳车载及抗力劣化进程下混凝土桥梁时变可靠性评估

为实现同时考虑车载过程及抗力劣化进程非平稳性的在役混凝土桥梁构件时变可靠性评估,首先,联合时域内的动态广义极值分布模型及蒙特卡洛模拟实现对连续非平稳车载过程的极值建模,介绍基于Gamma过程的在役混凝土桥梁构件抗力非平稳劣化模型的建立及更新;其次,综合考虑边际救生成本准则、个体风险准则及社会风险准则对运营阶段目标可靠度指标取值进行讨论,为时变可靠性评估提供基准安全边界;最后,在基于风险函数的时变可靠性分析方法框架之下建立同时考虑车载及抗力非平稳性的时变可靠性分析方法,其中借助高斯数值积分及泰勒级数展开解决时变可靠性的求解问题,并采用一个实桥分析案例对上述分析流程的应用进行说明。研究结果表明：当荷载参数截口分布呈现多峰形态时,可采用广义极值分布函数族中的极值Ⅰ型分布对其年最大分布进行描述;交通量的持续增长将导致变量年最大分布位置参数的不断提升及尺度参数的不断下降;综合考虑3种可靠度指标分析准则,建议在役混凝土桥梁构件运营阶段年目标可靠度指标取为3.98,具体评估工作中不能忽略基准期对目标可靠度指标的影响;通过时变可靠性评估工作的开展,可获取构件在未来较长服役期内可靠度指标的变化情况、服役状态达到临界安全水平所对应的时间节点以及构件可靠性冗余度的时变情况;该类结果的获取可为在役桥梁全寿命维养策略制定等工作提供直接参考。     

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。     

基于可靠度理论的混凝土桥梁安全性评估方法研究

通过分析我国公路桥梁设计规范承载能力设计表达式,提出了汽车荷载效应调整系数和抗力调整系数的概念,确定了不同破坏形式下在役混凝土桥梁安全性能评估表达式和目标可靠指标,建立了相应的可靠度评估方法。在此基础上,从便于工程应用的角度出发,建立了基于不同需求的在役混凝土桥梁安全性能实用评估方法——基于"双控"思想的安全性实用评估方法,即抗力控制法和汽车荷载效应控制法,并通过工程实例验证了该方法的可行性。     

既有钢筋混凝土梁桥可靠度分析

既有钢筋混凝土梁桥在运营过程中,由于混凝土碳化,钢筋锈蚀造成承载能力降低,影响结构的安全性。将可靠度评估中的抗力和荷载效应考虑为随时间变化的随机过程,通过对结构抗力衰减影响因素的分析,建立抗力的随机过程模型,根据统计资料建立作用在桥梁上的荷载效应模型。然后运用可靠度理论的计算方法对桥梁结构构件动态可靠度进行了分析,并对...     

桥梁车辆荷载效应极值计算方法综述

车辆荷载作为影响桥梁正常运营的重要因素越来越受到关注。确定设计基准期内的车辆荷载效应极值可以对桥梁评估和可靠度分析提供依据。简要介绍桥梁车辆荷载效应极值计算理论的发展概况,并对国内外各种确定车辆荷载效应极值的方法进行了系统分析,同时对各种方法的特点和局限性进行了阐述。     

基于时变可靠指标的桥梁剩余寿命预测

桥梁结构剩余寿命的预测对结构的安全使用具有重要指导意义。服役桥梁结构的抗力随时间逐渐退化,车辆荷载也是随时间变化的随机变量。本文采用时间离散法计算结构时变可靠指标,进而推知结构的剩余寿命。     

确定桥梁评估目标可靠指标的费用效益分析法

结构可靠度理论越来越多地被用到桥梁设计、评估与管理领域。其中一个重要的参数——目标可靠指标的取值直接影响评估结果的合理性。全面考虑了结构在剩余服务期内的结构失效费用、结构养护维修与加固费用和因功能不足引起的附加用户费用,对既有桥梁进行剩余服务期内的费用效益分析,以总费用最小为目标确定可接受的最小结构参数值。通过结构时变可靠度分析方法确定相应于该结构参数的最小目标可靠指标,即为桥梁评估的目标可靠指标值。最后以某钢筋混凝土简支梁桥例证了此方法的可行性与有效性。     

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.     

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。     

考虑材料腐蚀的大跨径钢箱梁悬索桥疲劳可靠度分析

大跨径钢箱梁悬索桥受腐蚀疲劳影响显著,系统评估其疲劳可靠指标可极大保证其服役的安全性。文中通过ANSYS APDL建立大跨径钢箱梁悬索桥非线性结构模型,引入腐蚀疲劳抗力和荷载效应时变模型,基于RBF神经网络模型建立考虑材料腐蚀的大跨径大跨径钢箱梁悬索桥疲劳可靠度分析方法,并以典型桥梁工程为例进行疲劳可靠度评估及材料参数敏感性分析。结果表明,随着使用年限的增加,钢箱梁悬索桥桥面板和U肋位置腐蚀疲劳可靠指标逐年下降,在80年以后低于目标可靠指标3.7的要求,结构可能面临失效风险;钢材强度均值和弹性模量均值同钢箱梁悬索桥的桥面板及U肋位置腐蚀疲劳可靠指标成正比,而对应的变异系数呈反比变化。疲劳可靠度评估时应重点考虑材料参数的影响。     

基于验算点法的开裂RC桥梁时变可靠度计算

本文总结了桥梁结构可靠度的研究成果,综合考虑了桥梁运营期间,影响桥梁可靠度的各种因素:如荷载效应、碳化深度、钢筋锈蚀、粘结强度退化等。基于验算点法计算原理,编制MATLAB计算程序进行时变可靠度的求解。以福建省某在役开裂RC桥梁为依托工程,计算了该桥时变可靠度,并进行了剩余寿命的求解,根据相关计算结果得到了桥梁结构在运营初期以及结构失效期间时变可靠度下降最为迅速。相关结论也对养护时机的的合理选取提供了参考。     

验证荷载条件下既有梁桥可靠度分析

分析了抗力服从不同先验分布时其后验分布的数字特征变化规律,建立了验证荷载条件下的抗力概率模型;结合条件概率的方法,建立了验证荷载条件下的结构可靠指标计算公式.并从验证荷载前后结构功能函数相关系数、验证荷载取值等方面对一实例桥梁进行了可靠度分析,同时研究了恒载参数、活载参数对考虑验证荷载的既有桥梁结构可靠度的影响.结果表...     

基于可靠度理论预应力混凝土桥梁使用寿命预测研究

针对预应力混凝土桥因耐久性或承载能力无法达到要求而寿命终结,为对其耐久性和安全性进行有效评估,基于抗力衰减和可靠度理论建立预应力混凝土桥使用寿命预测方法。该方法考虑混凝土碳化、钢筋锈蚀、预应力损失和荷载效应等因素,依据设计规范,以临界可靠指标的形式给出预应力混凝土桥碳化寿命、锈胀开裂寿命和承载能力寿命终结的判定标准,得出碳化寿命、锈胀开裂寿命和抗弯承载能力寿命的极限状态方程,对桥梁的使用寿命进行预测。采用该方法对某新建预应力混凝土梁桥的碳化寿命、锈胀开裂寿命和承载能力寿命进行预测。理论研究和应用结果表明,在一般大气环境及正常养护和运营条件下,该桥耐久性和承载能力在设计基准期内满足要求,并根据预测结果给出运营过程中检测周期的建议;该方法可有效评估预应力混凝土桥使用寿命。     

已建桥梁主梁在复合受力状态下的评估指标计算

针对在用桥梁主梁的复合受力特点，利用层次分析法原理，合成了构件在单一破坏模式下不同受力状态的可靠指标。其中判断矩阵的建立实质上修正了动态可靠度计算中，由于沿用设计阶段的荷载和抗力的概率模型而带来的误差，提出了在用桥梁结构中主梁的可靠性评估指标的实用计算方法。     

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

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。     

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。