验证荷载条件下既有梁桥可靠度分析

论文摘要

处于运营期间的既有桥梁,由于受到外界环境侵蚀及日益增长的交通量影响,其可靠度将降低。对既有桥梁结构进行承载力鉴定及可靠度评估是保证结构在未来服役期内安全使用的前提。与新设计结构相比,既有桥梁结构的可靠度存在明显区别。首先,既有桥梁在使用过程中其抗力随时间是不断衰减的;其次,既有桥梁经历了服役荷载的验证作用,其服役过程的大量后续信息能用于结构的参数修正,从而使结构的可靠度评估更加符合实际。对于既有桥梁结构,我国现行的可靠度分析方法通常只考虑结构抗力衰减,而验证荷载条件下考虑抗力衰减的结构可靠度研究很少。针对这一现状,本文主要做了如下工作:1、在借鉴前人研究成果的基础上,探讨了抗力随机过程模型及相应的均值函数和标准差函数;考虑恒载的正态分布模型和车辆荷载的非正态分布模型,按一般运行状态和密集运行状态分别建立了结构设计服役期内车辆荷载效应的最大值分布函数。2、在既有桥梁荷载模型基础上,结合在役钢筋混凝土桥梁车辆荷载效应任意评估基准期内的最大值分布函数,给出了考虑交通流量变化、设计规范差异等因素影响时车辆荷载效应的最大值分布函数,并给出了实际计算中汽车荷载效应的计算公式;结合既有结构的抗力模型、抗力衰减规律等内容,考虑不同抗力衰减模型及汽车荷载交通流量变化,采用车辆荷载效应取值方法及抗力离散化的可靠度计算方法,对一既有桥梁的时变可靠度进行了计算分析。3、介绍了验证荷载法及条件概率法基本原理,建立了验证荷载条件下的结构抗力模型,并通过一算例分析了不计抗力衰减条件下验证荷载对结构抗力和可靠指标的影响,同时进行了参数敏感性分析;将现有结构时变可靠度计算方法与条件概率方法相结合,得到了一种能综合考虑抗力衰减和验证荷载的可靠度计算方法。4、论述了结构剩余使用寿命的概念、分类及评估准则,介绍了既有桥梁结构基于承载力准则的剩余寿命预测方法,结合第四章算例的时变可靠度曲线,对桥梁的剩余使用寿命进行了预测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 可靠性理论发展
• 1.3 既有桥梁结构主要评估方法
• 1.4 既有结构可靠性研究现状和发展
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 结构可靠度理论
• 2.1 结构可靠性基本概念
• 2.2 结构失效概率及可靠指标
• 2.2.1 结构失效概率
• 2.2.2 结构可靠指标
• 2.3 结构可靠度常用计算方法
• 2.3.1 一次二阶矩中心点法
• 2.3.2 验算点法（JC 法）
• 2.3.3 蒙特卡洛法（Monte Carlo method）
• 2.4 本章小结
• 第三章 既有桥梁时变可靠度计算
• 3.1 引言
• 3.2 结构抗力统计分析
• 3.3 既有桥梁结构抗力评估模型
• 3.3.1 影响既有结构抗力的因素
• 3.3.2 既有结构现时刻抗力评估
• 3.3.3 既有结构时变抗力评估
• 3.4 既有桥梁结构荷载模型
• 3.4.1 桥梁恒载及恒载效应模型
• 3.4.2 车辆荷载及车辆荷载效应模型
• 3.5 桥梁结构可靠度计算
• 3.5.1 拟建桥梁可靠度计算
• 3.5.2 既有桥梁可靠度计算
• 3.6 算例分析
• 3.6.1 桥梁概况
• 3.6.2 参数计算
• 3.6.3 桥梁时变可靠度分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 考虑验证荷载的既有梁桥可靠性分析
• 4.1 验证荷载法
• 4.2 条件概率法
• 4.3 验证荷载对结构抗力的影响
• 4.4 验证荷载对结构可靠度的影响
• 4.4.1 不考虑抗力衰减的验证荷载条件下结构可靠度分析
• 4.4.2 考虑抗力衰减的验证荷载条件下结构可靠度分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 在役混凝土桥梁剩余寿命预测
• 5.1 桥梁使用寿命的概念和分类
• 5.2 基于承载力寿命准则的桥梁剩余寿命预测
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 1 结论
• 2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录