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大跨度桥梁颤振可靠性理论及其四水准方法
| 论文题名： | 大跨度桥梁颤振可靠性理论及其四水准方法 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;颤振;可靠性评价;桥梁设计;风险评估 |
| 摘要： | 随着以悬索桥和斜拉桥为代表的缆索承重体系大跨度桥梁的不断发展，颤振失稳已经成为桥梁抗风的关键问题。由于桥梁本身及其所处风环境的不确定性，桥梁颤振的发生也是不确定的。为了对大跨度桥梁的颤振安全及经济风险做出正确的判断，本文在大跨度桥梁颤振可靠性理论基础上，提出并建立了四水准的颤振可靠性评价方法。 水准Ⅰ：安全系数法。通过收集整理国内14座大跨度桥梁的颤振研究资料，计算安全系数K，对颤振安全进行评价。结果表明，这14座大跨度桥梁的颤振安全系数在1.25到2.99之间，满足K≥1.2的颤振安全要求。 水准Ⅱ：一次二阶矩法和二次二阶矩法。针对一次二阶矩法在当量正态化时可能产生较大误差，提出了改进的一次二阶矩法，对比分析表明，该方法能提高小失效概率条件下的可靠度计算精度。针对一次二阶矩法将极限状态方程线性泰勒展开时产生的误差，采用二次二阶矩法来考虑颤振极限状态方程的非线性。最后，用水准Ⅱ方法对14座大跨度桥梁的进行了颤振可靠性评价，其颤振年失效概率在4.2×10<'-3>到3.9×10<'-8>之间。 水准Ⅲ：随机有限元法和Monte Carlo法。采用随机有限无法来描述颤振临界风速随机变量，全面考虑了桥梁主梁的质量、刚度、结构阻尼比以及气动导数等随机因素的影响，更客观的把握其概率分布，从极限状态方程描述的角度提高了颤振可靠度计算精度。采用Monte Carlo数值模拟法，避免了水准Ⅱ方法的两类误差，从计算方法的角度提高了颤振可靠度计算精度。 水准Ⅳ：桥梁颤振风险评估。在水准Ⅲ方法的基础上，结合上程经济的不确定性，建立了全新的桥梁颤振的风险评估方法，为颤振条件下的桥梁风险投资和桥梁保险提供了依据。以“损失及其分布”度量颤振风险，考虑了风险随主体的变化、货币的时间价值及相关金融风险。将效用理论引入到桥梁颤振风险决策，讨论了桥梁投资者对不同桥梁设计方案的取舍及桥梁保险定价问题。 |
| 作者： | 周峥 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 葛耀君 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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