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原文传递基于结构可靠度理论的梁式桥安全性评估方法研究

论文题名：	基于结构可靠度理论的梁式桥安全性评估方法研究
关键词：	结构可靠度;安全性评估;蒙特卡罗法;ANSYS软件;钢筋混凝土梁桥
摘要：	近年来，随着我国经济的快速发展和交通量的持续增长，桥梁结构的安全性问题变得日益突出。如何正确、合理的评估桥梁结构的安全性，已逐渐成为桥梁工程领域关注的热点问题。　　结构可靠度理论是一门新兴的边缘学科，将其应用到桥梁的安全性评估中，可以科学准确地评价桥梁结构体系的可靠性。本文以结构可靠度理论为基础，对钢筋混凝土梁桥的安全性评估问题进行了较深入的研究，主要研究工作和成果如下：　　 1.对结构可靠度的基本理论进行了总结，详细论述了四种常用的结构可靠度计算方法，并比较了各自的优缺点；基于分枝界限法与可靠性分析中常用的分析方法故障树分析法，提出了一种寻找结构主要失效模式的有效算法-最小割集计算法。　　 2.论述了桥梁结构的抗力模型和荷载作用模型。以往结构可靠性分析都采用静态可靠度方法，即不考虑抗力随时间的衰减。本文在借鉴相关研究成果的基础上，在结构抗力模型和荷载作用模型中引入时间参数t，为现役钢筋混凝土梁桥的安全性评估提供了理论依据。　　 3.阐述了随机有限元法在结构可靠性分析中的应用，着重介绍了蒙特卡罗随机有限元法的基本思路以及在ANSYS软件中的应用，并指出钢筋混凝土桥梁可靠性分析思路和评定准则。本文以结构可靠性理论为基础，利用ANSYS软件建立钢筋混凝土桥梁随机有限元模型。　　 4.为了验证随机有限元方法的正确性，进行了两片钢筋混凝土T形梁模型的承载力全过程静载试验，同时参考了南京航空航天大学张彬同学所进行的矩形截面钢筋混凝土梁疲劳试验的数据，并对试验梁进行了可靠性分析。　　 (1)钢筋混凝土T形梁承载力全过程静载试验对试验梁的荷载-各控制截面挠度曲线、各受力阶段挠曲线、荷载-混凝土(钢筋)应变曲线、截面应变分布曲线、裂缝分布与发展状况以及荷载与裂缝宽度的关系曲线等特性进行了系统的试验研究，并获得了非线性有限元模型的参数，将试验结果与数值模拟分析结果进行了对比分析。　　 (2)矩形截面的钢筋混凝土梁疲劳试验对试验梁的跨中挠度与加载次数关系曲线、混凝土(钢筋)应变与加载次数关系曲线、截面应变分布曲线、钢筋混凝土梁的S-N曲线以及裂缝分布与发展状况等特性进行了系统的试验研究，并对试验梁进行了结构疲劳分析，将试验结果与数值模拟分析结果进行了对比分析。　　 (3)钢筋混凝土试验梁的可靠性分析，得出试验梁的应力、变形特征以及敏感性分析图，并绘制出可靠度指标与荷载(加载次数)的关系曲线。研究表明，可靠性分析结果与试验结果完全吻合，此方法适用于新建的钢筋混凝土梁桥结构的可靠性分析。　　 5.对一座现役钢筋混凝土简支T形梁桥进行可靠性分析，考虑到抗力、荷载为时间的函数，采用动态模拟的方法，通过计算可得出桥梁不同时刻的应力、变形的变化特征以及敏感性分析图，并绘制出桥梁可靠度、时间、截面抗力三者之间的关系曲线，计算表明：该方法对各类钢筋混凝土梁桥均适用。
作者：	杜鑫
专业：	结构工程
导师：	罗韧
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京工业大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文