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基于时变体系可靠度的连续刚构桥安全评估方法
| 论文题名： | 基于时变体系可靠度的连续刚构桥安全评估方法 |
| 关键词： | 连续刚构桥;安全评估;结构体系;可靠度;时变抗力 |
| 摘要： | 可靠度是反映桥梁结构安全性的重要指标，不但能指导桥梁结构的设计，在桥梁运营阶段也能指导桥梁结构的评估、维护和加固。应指出的是，因环境腐蚀、材料老化，桥梁结构的抗力随着时间的推移将逐步下降；另一方面，桥梁结构的荷载作用也随着时间在发生变化，特别是我国近年来车辆流量、轴重不断增长。因此，结构可靠度是一个随时间改变的变量，若在桥梁结构安全状态评估中不考虑可靠度随时间的变化，必高估结构的可靠度从而带来灾难性后果。同时，大型桥梁结构往往是复杂的高次超静定结构，依靠对构件可靠度的评估并不能准确反映结构整体的可靠度和安全性，而目前国内外对采用结构体系可靠度实现桥梁结构安全状态评估的研究还不成熟，亟待展开深入、系统的研究。 本文先从桥梁结构时变荷载作用入手，利用桥梁结构动态称重系统（WIM）的数据计算大桥车辆荷载模型，然后选取合适的劣化模型建立时变抗力模型，最后根据连续刚构桥的荷载特性，通过对全局临界强度分支-约界法的改进，建立了基于时变体系可靠度的连续刚构桥安全状态评估方法。 本文的主要工作内容与研究结果如下： ①采用某连续刚构桥 WIM系统长期采集的车辆荷载信息，基于数理统计原理和K-S检验方法编写概率统计程序，分别建立了该桥的车道流量、车速、车重、车间距等参数概率模型，并分析了建立稳定概率模型所需的最小样本量。 ②根据所得车道流量、车速、车重和车间距概率模型，基于蒙特卡洛方法生成随机车流以模拟真实车辆过桥过程，进而通过计算得到通过该桥的车队总重概率模型和车队总重最大值概率模型，然后结合有限元计算分析得到设计基准期内车辆荷载效应的最大值概率模型。 ③选取牛荻涛提出的混凝土强度劣化时变模型和张赞鹏提出的预应力损失时变模型，构建了结构构件的抗力时变模型。然后基于JC法提出了构件时变可靠度的计算方法。 ④根据连续刚构桥的结构特性，通过消除恒载作用对搜寻主要失效单元纵深深度的影响、改进构件剩余强度计算方法和简化计算共3个方面对全局临界强度分支-约界法进行改进，提出了适用于连续刚构桥体系失效模式的搜寻方法，并推导出失效模式的功能函数表达式，建立了适用于连续刚构桥的体系可靠度计算方法。 ⑤将提出的车辆荷载模型和全局临界强度分枝-约界法改进方法应用于某连续刚构桥时变体系可靠度计算中，对该桥进行安全状态评估，结果表明该桥现在的可靠指标为4.74，其剩余使用寿命为78年。 |
| 作者： | 赵祎强 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 刘纲;肖峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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