考虑拱轴线偏差与随机偏心距的大跨度混凝土箱型拱桥可靠度
发布时间：2021-07-26 21:45
随着混凝土拱桥跨径不断增大,施工难度随之增加,其主拱线形偏差愈来愈难以控制,已有研究表明,拱轴线偏差对拱桥受力性能有较大影响;拱桥跨径的增大也导致拱桥自重的增加,使其施工费用急剧增加,而采用超高性能混凝土可较好解决此问题。但是目前开展随机偏心距下混凝土拱桥可靠度及其拱轴线偏差影响的研究较少,因此本文针对普通混凝土与RPC箱型拱桥开展了相应的研究,完成的主要工作如下:（1）现有混凝土拱桥主拱设计多是按等效偏压构件进行承载力验算的,对偏心距随机变异性的影响考虑不够充分。针对此不足,本文分析了主拱关键截面在不同荷载效应比值下偏心距的随机特性及其对抗力概率分布的影响;明确了随机偏心距下主拱关键截面的承载力可能会由混凝土受压破坏转变为混凝土受拉破坏控制。在此基础上采用Monte Carlo法,求解得到混凝土箱型拱桥关键截面在不同设计偏心距、不同荷载效应比值情形下的可靠指标。结果表明:在参数分析范围内,考虑偏心距的随机特性,大部分情形下可靠指标均随着温度荷载与自重荷载各自产生的弯矩的比值增大而减小,亦随着温度荷载与自重荷载各自产生的轴压力绝对值的比值减小而减小,且在最不利情形下可靠指标远低于一级结...
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１赵州桥?图１．２重庆万县长江大桥??
???第二章随机偏心距下混凝土拱桥可靠度分析方法???第二章随机偏心距下混凝土拱桥可靠度分析方法??２．１随机偏心距下拱桥失效方程??对于混凝上箱型截面拱桥，按ＪＴＧＤ６１?—２００５《公路圬工桥涵设计规范》１？，截面??受压承载力Ａ计算公式为：??Ｒａ＝（Ｐｆｃ６Ａｃ?ｅ＜０．６ｓ?（２．１）??Ｒ?＝?Ａｆ＾?ｅ?＞?〇?６ｖ?（２．２）??Ａｅ???１??ｗ??式中，心为轴力设计值；??０为弯曲平面内轴心受压构件弯曲系数；??／ｃｄ为混凝上轴心抗压强度设计值；??Ａ为混凝上受压区面积，Ｊ为构件截面面积；??／ｕｎｄ为构件受拉边层的弯曲抗拉强度的设计值；??ｅ为轴向力的偏心距；??Ｆ为单向偏压时，构件受拉边缘的弹性抵抗矩；??ｓ为截面或换算截面重心轴至偏心方向截面边缘的距离。??对于箱型截面混凝土受压区面积Ａ，按现行ＪＴＧＤ６１?—２００５《公路圬工桥涵设计规??范》１？第４．０８知基于轴向力作用点与受压区法向应力的合力作用点相重合的原则，以此??计算受压区面积Ａ，如图２．１所示。??―…：：??Ｉ?＾?＾?ＩＩ?；??—厂?ｆ?１??Ｊ??ｅ＾＝ｅ?１?ｂ?Ｉ??图２．１混凝土构件偏心受压区面积??图中，１为受压区重心；２为截面重心轴；心为受压区高度；＆为偏心受压法向应力合??１１??
是最优解，因为其结果??与初始迭代点的选取有关。??（３）蒙特卡罗法??蒙特卡罗（Ｍｏｎｔｅ?Ｃａｒｌｏ）法又称为随机抽样法，它是结构可靠度分析的基本方法之??一，其中一大特点就是相对精确，因此常用于复杂情况的可靠度分析，也常用于各种可??靠度近似方法分析精度的校核。蒙特卡罗法还具有如下优点：可靠度模拟的收敛速度不??取决于随机变量的维数；模拟过程中不需要考虑极限状态函数的复杂程度；不需要像中??心点法和验算点法那样将非线性函数进行线性的变换和将随机变量进行当量正态化等??等。图２．２为蒙特卡罗法用计算机模拟试验的过程。??①建立概率统计模型?＾???￣Ｊ＾?⑤根据随机数在各风险变量??￣￥收＾＆中风险变量的数据，确定风险因?刑代??数的分布函数?入第；步气的??Ｉ?￣￣￣??③根据风险分析的精度要求???确定模拟次数Ｎ??Ｌ?Ｉ??④建立对随机变量的抽??样方法，产生随机数??＾?ｉ??⑥Ｎ个样本值??⑦统计分析，估计??均值和标准差??图２．２?Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ计算机模拟试验过程??结构的失效概率表示为：??Ｐ（?＝?Ｐ｛Ｇ（＾ｒ）?＜?０｝?＝?ｆ（Ｘ）ｄＸ?（２．２２）??式中Ｘ?＝丨ＸｐＸｎＸ，，丨＾为”维随机向量，／Ｒ）?＝?（Ｗ．．ｘｎ）为随机变量ＸｙＸｐＸｗ．ｊｒ」７??的联合概率密度函数。当ｉ中的随机变量相互独立时，概率密度函数可写为：??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同设计配筋下大偏压RC柱承载力抗震可靠度[J]. 蒋友宝,周浩,曹青,黄星星,付涛. 土木建筑与环境工程. 2017(06)
[2]超大跨径活性粉末混凝土拱桥试设计研究[J]. 黄卿维,傅元方,许春春,陈宝春. 南昌大学学报(工科版). 2015(03)
[3]基于可靠度的预应力RPC梁材料分项系数的确定[J]. 张明波,曾滨. 土木工程学报. 2015(S1)
[4]水富横江大桥主桥设计[J]. 白洪涛,唐雪迪. 价值工程. 2015(16)
[5]考虑偏心距随机特性的矩形和箱形截面混凝土拱桥可靠度分析[J]. 蒋友宝,罗军,张建仁. 公路交通科技. 2015(04)
[6]钢筋混凝土偏压构件承载力各国规范算法比较[J]. 林上顺,陈宝春. 广西大学学报(自然科学版). 2014(01)
[7]大跨径拱桥轴线横向偏差对结构的影响[J]. 梁岩,罗小勇,欧娅. 公路交通科技. 2013(08)
[8]327座钢管混凝土拱桥的统计分析[J]. 陈宝春,刘福忠,韦建刚. 中外公路. 2011(03)
[9]钢筋混凝土偏心受压构件增大截面加固后可靠度分析[J]. 黄炎生,宋欢艺,蔡健. 工程力学. 2010(08)
[10]钢筋混凝土拱基于模态频率的承载能力评估[J]. 蒋友宝,刘扬,张建仁. 公路交通科技. 2009(08)
硕士论文
[1]缆索吊装混凝土拱桥主拱受力性能研究[D]. 王子进.重庆交通大学 2018
[2]RPC混凝土轴心受压柱试验研究及可靠度分析[D]. 刘冬明.湖南大学 2015
[3]大跨度上承式钢筋混凝土拱桥极限承载力分析[D]. 石春龙.长安大学 2014
本文编号：3304417
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１赵州桥?图１．２重庆万县长江大桥??
???第二章随机偏心距下混凝土拱桥可靠度分析方法???第二章随机偏心距下混凝土拱桥可靠度分析方法??２．１随机偏心距下拱桥失效方程??对于混凝上箱型截面拱桥，按ＪＴＧＤ６１?—２００５《公路圬工桥涵设计规范》１？，截面??受压承载力Ａ计算公式为：??Ｒａ＝（Ｐｆｃ６Ａｃ?ｅ＜０．６ｓ?（２．１）??Ｒ?＝?Ａｆ＾?ｅ?＞?〇?６ｖ?（２．２）??Ａｅ???１??ｗ??式中，心为轴力设计值；??０为弯曲平面内轴心受压构件弯曲系数；??／ｃｄ为混凝上轴心抗压强度设计值；??Ａ为混凝上受压区面积，Ｊ为构件截面面积；??／ｕｎｄ为构件受拉边层的弯曲抗拉强度的设计值；??ｅ为轴向力的偏心距；??Ｆ为单向偏压时，构件受拉边缘的弹性抵抗矩；??ｓ为截面或换算截面重心轴至偏心方向截面边缘的距离。??对于箱型截面混凝土受压区面积Ａ，按现行ＪＴＧＤ６１?—２００５《公路圬工桥涵设计规??范》１？第４．０８知基于轴向力作用点与受压区法向应力的合力作用点相重合的原则，以此??计算受压区面积Ａ，如图２．１所示。??―…：：??Ｉ?＾?＾?ＩＩ?；??—厂?ｆ?１??Ｊ??ｅ＾＝ｅ?１?ｂ?Ｉ??图２．１混凝土构件偏心受压区面积??图中，１为受压区重心；２为截面重心轴；心为受压区高度；＆为偏心受压法向应力合??１１??
是最优解，因为其结果??与初始迭代点的选取有关。??（３）蒙特卡罗法??蒙特卡罗（Ｍｏｎｔｅ?Ｃａｒｌｏ）法又称为随机抽样法，它是结构可靠度分析的基本方法之??一，其中一大特点就是相对精确，因此常用于复杂情况的可靠度分析，也常用于各种可??靠度近似方法分析精度的校核。蒙特卡罗法还具有如下优点：可靠度模拟的收敛速度不??取决于随机变量的维数；模拟过程中不需要考虑极限状态函数的复杂程度；不需要像中??心点法和验算点法那样将非线性函数进行线性的变换和将随机变量进行当量正态化等??等。图２．２为蒙特卡罗法用计算机模拟试验的过程。??①建立概率统计模型?＾???￣Ｊ＾?⑤根据随机数在各风险变量??￣￥收＾＆中风险变量的数据，确定风险因?刑代??数的分布函数?入第；步气的??Ｉ?￣￣￣??③根据风险分析的精度要求???确定模拟次数Ｎ??Ｌ?Ｉ??④建立对随机变量的抽??样方法，产生随机数??＾?ｉ??⑥Ｎ个样本值??⑦统计分析，估计??均值和标准差??图２．２?Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ计算机模拟试验过程??结构的失效概率表示为：??Ｐ（?＝?Ｐ｛Ｇ（＾ｒ）?＜?０｝?＝?ｆ（Ｘ）ｄＸ?（２．２２）??式中Ｘ?＝丨ＸｐＸｎＸ，，丨＾为”维随机向量，／Ｒ）?＝?（Ｗ．．ｘｎ）为随机变量ＸｙＸｐＸｗ．ｊｒ」７??的联合概率密度函数。当ｉ中的随机变量相互独立时，概率密度函数可写为：??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同设计配筋下大偏压RC柱承载力抗震可靠度[J]. 蒋友宝,周浩,曹青,黄星星,付涛. 土木建筑与环境工程. 2017(06)
[2]超大跨径活性粉末混凝土拱桥试设计研究[J]. 黄卿维,傅元方,许春春,陈宝春. 南昌大学学报(工科版). 2015(03)
[3]基于可靠度的预应力RPC梁材料分项系数的确定[J]. 张明波,曾滨. 土木工程学报. 2015(S1)
[4]水富横江大桥主桥设计[J]. 白洪涛,唐雪迪. 价值工程. 2015(16)
[5]考虑偏心距随机特性的矩形和箱形截面混凝土拱桥可靠度分析[J]. 蒋友宝,罗军,张建仁. 公路交通科技. 2015(04)
[6]钢筋混凝土偏压构件承载力各国规范算法比较[J]. 林上顺,陈宝春. 广西大学学报(自然科学版). 2014(01)
[7]大跨径拱桥轴线横向偏差对结构的影响[J]. 梁岩,罗小勇,欧娅. 公路交通科技. 2013(08)
[8]327座钢管混凝土拱桥的统计分析[J]. 陈宝春,刘福忠,韦建刚. 中外公路. 2011(03)
[9]钢筋混凝土偏心受压构件增大截面加固后可靠度分析[J]. 黄炎生,宋欢艺,蔡健. 工程力学. 2010(08)
[10]钢筋混凝土拱基于模态频率的承载能力评估[J]. 蒋友宝,刘扬,张建仁. 公路交通科技. 2009(08)
硕士论文
[1]缆索吊装混凝土拱桥主拱受力性能研究[D]. 王子进.重庆交通大学 2018
[2]RPC混凝土轴心受压柱试验研究及可靠度分析[D]. 刘冬明.湖南大学 2015
[3]大跨度上承式钢筋混凝土拱桥极限承载力分析[D]. 石春龙.长安大学 2014
本文编号：3304417
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