原文传递
腐蚀环境下钢-混凝土组合桥梁考虑全生命周期内可靠度和成本的优化设计方法
| 论文题名： | 腐蚀环境下钢-混凝土组合桥梁考虑全生命周期内可靠度和成本的优化设计方法 |
| 关键词： | 钢-混凝土组合桥梁;优化设计;全生命周期;腐蚀环境 |
| 摘要： | 桥梁结构服役期间，钢材腐蚀以及不恰当的维护策略不仅会导致结构安全性降低，同时也会造成巨大的经济损失。在结构设计期应用新型耐腐蚀性材料，运营维护期采取恰当的维护策略，能有效提高腐蚀环境下结构的安全性和全生命周期内的经济性。目前我国对耐候钢桥的建设与研究较少，对腐蚀环境下耐候钢-混凝土组合桥梁的受力性能尚不明确，缺乏相应的全生命周期优化设计方法。为此本文提出了组合结构全生命周期优化设计方法，主要完成了以下内容： （1）设计并进行了腐蚀试验与静载试验，研究除冰盐及硫化物腐蚀环境下服役的钢-混凝土组合梁力学性能。依据腐蚀前后的材性试验、腐蚀宏观形貌及腐蚀动力学结果分析碳钢和耐候钢的抗腐蚀性能。在此基础上对试验梁进行静载试验，结果表明腐蚀后碳钢-混凝土组合梁极限承载力比耐候钢-混凝土组合梁降低了18.73%，耐候钢-混凝土组合结构承载性能更具优越性。运用有限元软件，对试验梁静力试验进行模拟分析，验证试验设计的合理性。 （2）以依托工程为例，建立组合结构极限状态函数，确定随机变量统计特征，采用MonteCarlo模拟的重要抽样法计算结构初始可靠度为5.2。结合腐蚀试验结果，得到腐蚀环境下钢-混凝土组合结构时变可靠度模型。 （3）计算不同桥梁设计方案在全生命周期各阶段所用成本，采用递减折现率衡量资金的时间价值。基于时变可靠度模型与全生命周期阶段成本分析，以生命周期内维护成本最小和结构累积可靠度最大为优化目标，采用NSGA-Ⅱ算法对桥梁维护策略进行优化。基于不同维修策略，对钢-混凝土组合桥梁设计方案进行了全生命周期成本分析。结果表明耐候钢-混凝土组合桥梁全生命周期成本更优。 |
| 作者： | 吕荣 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 赵冠远 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
