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原文传递基于三阶矩法的钢-混凝土组合梁可靠性研究

论文题名：	基于三阶矩法的钢-混凝土组合梁可靠性研究
关键词：	钢-混凝土组合梁;三阶矩法;可靠度指标;敏感性分析;耐久性
摘要：	钢-混凝土结构是在钢结构和钢筋混凝土结构的基础上发展起来的一种新型结构，因为其强度高、耐久性好、节约材料以及施工方便等优点，在桥梁工程领域获得了广泛地应用。但因为组合梁抗力的影响因素非常复杂，在其理论设计和实际使用过程中，仍存在一些问题需要进一步研究和解决，因此越来越多的学者针对钢-混凝土组合梁进行研究，我国有关钢-混凝土组合梁结构可靠度的研究起步较晚，仍处于发展阶段。因此，开展关于钢-混凝土组合梁结构可靠度的研究，从而探索出一种计算过程简便、结果精确可信的分析计算方法，对于钢-混凝土组合梁结构的设计分析以及使用过程中的可靠性评估等方面都有着至关重要的意义。相较于传统的蒙特卡洛模拟法和一次二阶矩法，本文采用了计算精度更高、适用范围更广的三阶矩法，对影响钢-混凝土组合梁结构可靠度的几种因素进行了分析。接着建立了基于不同理论、不同模型和不同状态的可靠度功能函数，并利用算例进行了计算验证。最后分别采用蒙特卡洛法、FORM法和三阶矩法对影响组合梁抗弯性能的主要指标进行了敏感度分析。　　本文所做主要工作如下：　　（1）总结了可靠度计算中常用的蒙特卡洛模拟法（MCS）和包含中心点法、验算点法和JC法的一次二阶矩法，结合公式推导和两种方法的研究现状，分析总结了两种方法的优缺点；　　（2）分析了可靠度计算方法-三阶矩法的计算过程，相较于常用的一次二阶矩法，三阶矩法进一步考虑了结构性能功能函数的三阶矩，即偏度，能够更加准确地模拟出结构的功能函数图像，进而更加精确地计算结构的可靠度指标；　　（3）根据可靠度理论，建立关于钢-混凝土组合梁抗弯性能的功能函数，以钢-混凝土组合梁作为研究对象，根据该梁的荷载效应，综合考虑材料性能、几何参数、计算模式计算了该梁的钢构件抗力、混凝土构件抗力和剪力连接件抗力，通过三阶矩法计算其相应的可靠度指标，分析了三阶矩法计算结果的适用性、高效性、准确性以及正截面抗弯的可靠度；　　（4）基于试验梁的功能函数模型，推导出了构件抗力、恒载作用效应以及活载作用效应的功能函数；基于弹性理论和塑性理论分别建立钢梁、混凝土板以及剪力连接件的承载能力功能函数，进而分别建立了三种模型在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的功能函数；　　（5）对影响钢-混凝土组合梁抗弯性能的主要指标分别采用蒙特卡洛法、FORM法和三阶矩法做敏感度分析，根据计算分析得出：该三阶矩法与精度较高的蒙特卡洛法计算结果相吻合，且计算效率较蒙特卡洛法有显著提升，证明采用三阶矩法进行钢-混凝土组合梁抗弯性能敏感度分析行之有效。计算结果表明，组合梁的腹板厚度以及钢梁等级强度对钢-混凝土组合梁的抗弯性能影响最大，剪力件连接强度以及配筋率影响次之，而混凝土强度仅有很小的影响。
作者：	苏来曼ALASHOUB TURKI SULAIMAN M
专业：	道路与铁道工程
导师：	梁春雨
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023