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悬索桥预应力锚固系统时变可靠度研究
| 论文题名： | 悬索桥预应力锚固系统时变可靠度研究 |
| 关键词： | 悬索桥;预应力锚固系统;时变可靠度;腐蚀因素 |
| 摘要： | 悬索桥的锚固系统是整座桥梁的安全所系，其可靠度水平直接关系桥梁的安全状态。国内悬索桥预应力锚固系统应用较为广泛，传统上采用灌注水泥砂浆进行防护，近年来又发明了可更换预应力锚固系统，采用灌注油脂进行防护，是技术上的进步。然而对于这种锚固系统的实际腐蚀状况以及设计基准期内的可靠性如何，很少见有报道及研究。本文尝试应用可靠度理论，对预应力锚固系统考虑腐蚀因素的可靠性做了初步研究，主要工作内容如下: 通过对影响钢绞线腐蚀因素的研究，基于已有的实验研究结果建立了预应力钢绞线力学时变模型; 介绍目前时变可靠度理论研究中常用的几种方法，分别编制了相应算法的程序，并对各方法的计算结果进行了比较分析，讨论了各算法的适用性; 对锚固系统的失效模式进行分析，基于预应力钢绞线的力学性能退化模型建立了锚固系统时变抗力模型，基于资料统计及有限元计算结果建立了荷载效应模型，进而建立锚固系统功能函数表达式。通过计算了锚固系统的时变可靠度指标评估设计基准期内锚固系统的可靠性。分析了锚固系统的时变风险率，并对功能函数各随机变量的参数敏感性进行了分析。 计算主缆索股在腐蚀损伤情况下的可靠度指标，并与其相应的安全系数进行比较，讨论了采用传统安全系数法设计的主缆在寿命期内的可靠性。 建立基于时变可靠度的锚固系统检修决策模型，基于后期检修总费用最小的目标及可靠度指标限值的约束条件对检修决策进行了优化。该优化算法利用事件树模型考虑了所有维修的可能性，考虑检查的精度以及后期检修费用的折现。利用该算法对不同条件下的检修决策优化结果进行了讨论。 研究结果表明，悬索桥的预应力锚固系统可靠性对腐蚀较为敏感，在设计基准期内的可靠度指标退化较快。对随机变量的参数敏感性分析表明锚固系统可靠性的降低主要由于预应力筋的腐蚀导致性能退化。对主缆索股的可靠度分析表明，采用传统安全系数法设计的主缆具有较高的可靠性，尽管索股的腐蚀损伤会导致可靠度指标降低，但是对于极限承载能力状态的可靠度指标而言仍然在大多数情况下满足要求。锚固系统检修决策方案的优化结果依赖于检查的精度以及失效损伤在后期管理总费用中所占的比例，以及预应力筋的腐蚀速率，因此需要建立相应的监测机制，以监测预应力筋的腐蚀状态，为剩余服役基准期内的可靠度评定以及检修方案的决策提供依据。 |
| 作者： | 王文弟 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 沈锐利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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