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原文传递大跨度斜拉桥静力可靠度评估方法研究

论文题名：	大跨度斜拉桥静力可靠度评估方法研究
关键词：	斜拉桥;静力性能;混合算法;可靠度评估;RBF神经网络
摘要：	斜拉桥因其合理的结构形式、卓越的受力性能、优美的造型及经济的造价等特点，在过去的半个多世纪里取得突飞猛进的发展，并成为大跨度桥梁的首选桥型。而当前对于大跨度斜拉桥的设计及施工的指导思想基本沿用了传统的确定性方法，这与斜拉桥在实际的施工期和运营期所受的诸多随机因素的影响不相符合。因此，依靠确定性的分析方法难以反映出结构的材料参数、几何尺寸、外部荷载等诸多因素变异性对斜拉桥结构可靠指标的影响规律。作为高次超静定柔性结构的大跨度斜拉桥，其结构响应相当复杂，结构非线性等问题也更为显著，采用高效且智能的可靠度分析方法来研究结构可靠度已成为当前的热点性问题，同时也是评价各随机因素作用下的复杂桥梁结构可靠度的发展趋势，为大跨度斜拉桥的设计、施工和后期养护提供更为合理的依据。本文在可靠度理论的基础上展开研究，提出了适用于大跨度斜拉桥这类复杂结构可靠性分析的混合分析方法，并利用该方法分析了某大跨度斜拉桥在正常使用极限状态下的可靠指标及非线性随机静力分析，对影响结构可靠指标的多个随机变量进行了参数敏感性分析。得到了以下结论: 　　(1)提出了混凝土斜拉桥可靠度评估及随机静力分析的混合算法。该方法将非线性有限元的Monte Carlo重要抽样方法数值模拟与RBF（径向基函数）神经网络相结合，并将GA（遗传算法）引入到响应面的拟合中，一方面能极大的减少由Monte Carlo直接抽样带来的计算量，另一方面可以提高响应面精度。算例结果表明，该混合算法能够很好的模拟随机变量与结构响应之间的非线性映射关系，且能够得到较为满意的精度和计算效率，适用于具有多个随机变量的大型复杂结构可靠度评估与参数敏感性分析，为结构可靠度计算提供了新的思路。　　(2)为探究其是否能够更好地适用于实际工程中复杂结构的可靠度计算，将该混合算法应用于具体的实际工程，评估了某大跨度斜拉桥在正常使用极限状态下的可靠指标及随机静力分析。综合阐述了可靠度评估中随机变量的统计与选取、有限元分析模型的构建、极限状态方程的建立、网络参数的选择等问题，为结构可靠度评估及参数分析作准备。　　(3)运用提出的混合分析方法分析了某斜拉桥在正常使用极限状态下的可靠度，计算该斜拉桥的主梁跨中位移超限失效的可靠指标及尾索强度失效的可靠指标。并以该斜拉桥为背景，对影响结构可靠性的随机变量进行了参数敏感性分析。从而深入了解斜拉桥施工及运营期必须重点控制的结构参数，以提高施工过程中结构的质量，把握施工及运营过程中的主动权，确保在施工和运营期桥梁结构能够达到设计所要求的可靠指标。　　(4)鉴于结构的材料特性、几何尺寸及外部荷载等随机变量的变异性对结构可靠度指标产生的影响，应用混合分析方法对某大跨度斜拉桥进行了非线性随机静力分析。研究了各种随机因素变异时斜拉桥结构响应（主梁跨中挠度、尾索索力）的变化趋势，为斜拉桥合理的设计提供了理论保障。
作者：	汪勤用
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	刘扬
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长沙理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文