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珠江黄埔大桥考虑风荷载的可靠度研究
| 论文题名： | 珠江黄埔大桥考虑风荷载的可靠度研究 |
| 关键词： | 珠江黄埔大桥;风荷载;桥梁结构;可靠概率;使用极限状态;荷载作用;可靠性分析;斜拉桥;蒙特卡罗法;参数敏感性分析;计算;蒙特卡罗方法;可靠度;横桥向;应力储备;横向变形;承载能力;软件的可靠性;结构的可靠性;几何物理参数 |
| 摘要： | 随着桥梁跨径的日益增大,桥梁结构的阻尼减小,结构明显趋于大、轻、柔,对风的作用更加敏感。风荷载已经成为支配性的荷载,甚至是控制大桥主梁截面选择及桥型选择的重要因素。风荷载作用下桥梁结构的可靠性已成为人们极为关注的重要问题,同时也给桥梁风工程研究带来更大的机遇和挑战。 本文对目前可靠度的计算方法进行了总结,尤其对蒙特卡罗法给予了介绍。结合一座在建的独塔斜拉桥,利用ANSYS软件,对该桥建立了空间非线性的参数化模型。分析了该桥风荷载、恒载、活载及抗力的概率分布模型,总结了影响该桥正常使用极限状态和承载能力极限状态下可靠度的各种随机输入变量。利用ANSYS软件的可靠性分析模块,建立了可靠性分析文件,在同时考虑桥梁结构几何物理参数、恒载参数、活载参数及风荷载参数不确定性的前提下,对该桥在风荷载作用下的可靠性进行了研究,采用蒙特卡罗方法对该桥进行了可靠概率的计算。经过分析计算,得出的结论主要有以下几点： 一、蒙特卡罗数值模拟与有限元程序相结合是研究结构可靠概率的一个有效的方法。并且只要在抽样次数足够多的情况下,蒙特卡罗法计算的精度一般较大。这种方法在结构的功能函数有较为精确的函数表达式时较为适合,可以作为其它可靠性分析方法的校核手段； 二、在已知斜拉桥结构抗力、荷载等随机变量的平均值和标准差的情况下,对斜拉桥结构进行可靠概率计算是可行的,为斜拉桥结构可靠性评估的定量化奠定了基础； 三、该桥在自重+二期恒载+活载+风荷载作用下,各个构件应力储备足够,所对应的各个极限状态可靠概率均为1。斜拉桥结构在承载能力极限状态及正常使用极限状态下,处于可靠状态,满足设计及舰范要求。在自重+二期恒载+风荷载作用下,所对应的各个极限状态可靠概率也为1,应力储备处于可靠状态； 四、通过计算对珠江黄埔大桥在风荷载作用下主塔的横桥向最大变形值给出了定量化说明。由于我国公路桥梁相关规范并没有对斜拉桥的横桥向变形值给出限制,因此本文也无法对珠江黄埔大桥在风荷载作用下的横桥向位移可靠度给出具体度量,但横向变形较大,可能危及桥梁结构的正常使用,建议以后规范修改应考虑横向变形限值。 五、通过对输出变量的参数敏感性分析得到了影响该桥结构各种响应可靠性的主要参数,从而为改善和提高结构的可靠概率奠定了基础。 |
| 作者： | 柴旭伟 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王卫锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华南理工大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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