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基于三阶矩法的桥梁结构时变可靠度分析
| 论文题名： | 基于三阶矩法的桥梁结构时变可靠度分析 |
| 关键词： | 简支梁桥;时变可靠度;失效概率;三阶矩法 |
| 摘要： | 桥梁作为一种重要的交通枢纽，其可靠性影响着整个社会的运转。为了反映桥梁的可靠性，计算其可靠度指标是一种常见的评估手段。然而，现有的多数研究中计算桥梁可靠度指标的方法仍为一次二阶矩法，响应面法。这些方法都存在计算结果精度不高或计算效率不高的缺点。为了解决桥梁可靠度指标的计算精度和计算效率问题，本文提出采用三阶矩法来研究桥梁的时变可靠性能。通过总结现有的三种三阶矩法，编写三阶矩法的计算程序，分析了两座简支梁桥的时变可靠度。本文的主要研究内容与成果如下： （1）系统总结了现有研究中二阶矩法，响应面法和蒙特卡罗模拟法在桥梁结构可靠度领域的应用情况。另外，对影响桥梁的可靠度的两大因素抗力和荷载效应的研究情况作了全面的归纳总结。 （2）基于桥梁的跨中弯矩和抗力建立极限状态函数，运用三阶矩法、二阶矩法分析了某单跨简支梁桥的时变可靠性能。考虑两种不同的抗力衰减模型，分别计算桥梁的时变可靠度指标和相应的失效概率。 （3）同时考虑抗力的衰减和车辆荷载的非平稳性，用不同的矩法分析了桥梁在未来60年内的时变可靠度指标，并与平稳荷载模型进行对比，开展了敏感性分析。考虑桥梁的实际服役情形，选择合适的目标可靠度指标，预测其剩余使用寿命，并将不同矩法的预测结果作了对比。根据剩余使用寿命推算了桥梁的安全行车阈值，并与两种规范作了对比，给出了建议值。 （4）考虑随机车流的不确定性和随机性，本文将一般运行状态和密集运行状态在桥梁上的时间占比视为随机变量，分析了随机变量对桥梁失效概率的影响。对于不同矩法的计算误差，本文采用蒙特卡罗模拟(100,000次)验证，结果表明三阶矩法的计算误差要远远低于二阶矩法，说明三阶矩法的精度较高。 （5）以一座13m跨径的桥梁为例，建立了基于三阶矩法的串联体系时变可靠度评估体系。利用不同的矩法计算了不同位置处梁的时变可靠度指标，借助origin软件拟合桥梁的失效概率，结果发现时变失效概率满足指数函数模型。 |
| 作者： | 叶新颖 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王娇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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