基于时变可靠度的桥梁结构安全状态评估方法

发布时间：2017-04-01 09:08

  本文关键词：基于时变可靠度的桥梁结构安全状态评估方法，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：可靠度是在役桥梁结构进行维护、改造和加固的重要技术指标,但受车辆荷载、外界环境和材料劣化等时变因素的影响,桥梁结构的可靠度是随时间而不断变化的量,因此,需考虑可靠度的时变特性才能准确评估大型桥梁的安全状态和预测其剩余寿命。本文根据动态称重系统长期监测数据进行概率统计,建立车辆荷载效应模型和时变功能函数;选取考虑混凝土碳化和预应力钢筋锈蚀的结构时变抗力模型,建立结构抗力的独立增量模型。基于载荷增量最小原则建立结构体系的失效树模型,结合当量正态化法和Ditlevsen界限法提出了桥梁结构时变可靠度计算方法,并将其应用于某连续刚构桥中,为大型桥梁的安全状态评估提供了新的方法支撑。论文的主要研究内容和结果如下:(1)采用动态称重系统长期观测数据,基于概率统计和检验方法对车辆总重、车间距、车速等车辆参数进行统计分析,结果表明各车道的车辆总重服从对数正态分布,车速服从正态分布,车间距服从正态分布。(2)采用实测自然车队在影响线上进行移动加载,得到当前时刻车辆荷载效应的截口分布,选取1天内车辆荷载效应最大值作为最大值样本,基于经典极值理论外推建立了车辆荷载效应时变模型。(3)选取混凝土强度和预应力损失的劣化模型,基于独立增量过程建立结构抗力时变模型。(4)基于载荷增量最小原则建立结构的失效树模型,根据各失效模式的失效概率和相关系数,采用当量正态化法和Ditlevsen界限法建立结构体系时变可靠度的计算方法,然后基于车辆荷载效应时变模型和抗力时变模型外推得到结构的剩余使用寿命。(5)将提出的结构体系时变可靠度计算方法应用于某连续刚构桥中,结果表明在使用15年后,该桥当前的可靠指标为5.1769,满足承载能力要求;桥梁结构的剩余使用寿命为82年。
【关键词】：时变可靠度 体系可靠度 动态称重系统 当量正态化法 失效树
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U447
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-13
• 1 绪论13-21
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 桥梁安全状态评估研究现状14-15
• 1.3 时变可靠度研究现状15-17
• 1.3.1 时变可靠度的基本概念15-16
• 1.3.2 时变可靠度的研究现状16-17
• 1.4 结构体系可靠度研究现状17-19
• 1.4.1 结构体系可靠度的基本概念17
• 1.4.2 体系可靠度的研究现状17-19
• 1.5 本文的主要研究内容19
• 1.6 本章小结19-21
• 2 车辆荷载模型及车辆荷载效应模型21-41
• 2.1 引言21
• 2.2 车辆模型样本的获取21-24
• 2.2.1 某桥动态称重系统简介21-24
• 2.2.2 车辆荷载效应样本的获取24
• 2.3 车辆荷载模型24-29
• 2.3.1 车辆荷载数字特征24-25
• 2.3.2 车重统计25-26
• 2.3.3 车速统计26-27
• 2.3.4 车间距统计27-29
• 2.4 车辆荷载效应模型29-39
• 2.4.1 桥梁有限元模型的建立29-31
• 2.4.2 车辆荷载效应的计算31-32
• 2.4.3 车辆荷载效应截口分布32-36
• 2.4.4 设计基准期内车辆荷载效应最大值分布36-38
• 2.4.5 算例分析38-39
• 2.5 本章小结39-41
• 3 结构抗力时变模型41-51
• 3.1 引言41
• 3.2 结构抗力衰减模型41-44
• 3.2.1 混凝土强度的时变模型41-42
• 3.2.2 预应力损失的时变模型42-44
• 3.3 基于独立增量模型的抗力时变模型44-47
• 3.3.1 独立增量过程基本理论44
• 3.3.2 拟建结构的独立增量过程模型44-46
• 3.3.3 既有结构的独立增量模型46-47
• 3.4 算例47-49
• 3.5 本章小结49-51
• 4 构件时变可靠度分析51-61
• 4.1 引言51
• 4.2 构件可靠度计算理论51-54
• 4.2.1 蒙特卡罗法52
• 4.2.2 响应面法52
• 4.2.3 一次二阶矩法52-54
• 4.3 结构构件的时变可靠度计算方法54-56
• 4.3.1 结构恒载概率模型54-55
• 4.3.2 结构构件目标可靠度的确定55-56
• 4.3.3 时变可靠度计算方法56
• 4.4 算例分析56-59
• 4.5 本章小结59-61
• 5 基于时变可靠度的桥梁安全状态评估61-79
• 5.1 引言61
• 5.2 桥梁结构的体系可靠度分析61-65
• 5.2.1 载荷增量最小原则61-62
• 5.2.2 Ditlevsen界限法62-63
• 5.2.3 结构体系目标可靠度的确定63-64
• 5.2.4 结构体系可靠度分析方法64-65
• 5.3 实桥算例分析65-76
• 5.3.1 失效模式搜索65-73
• 5.3.2 抗力及荷载效应计算73-74
• 5.3.3 桥梁结构体系可靠度74-75
• 5.3.4 桥梁结构剩余使用寿命预测75-76
• 5.4 本章小结76-79
• 6 结论与展望79-81
• 6.1 主要工作和结论79
• 6.2 建议和展望79-81
• 致谢81-83
• 参考文献83-87
• 附录87
• A.作者在攻读学位期间发表的论文87

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本文编号：280349