大跨度斜拉桥静力可靠度评估方法研究

发布时间：2019-09-10 12:37

【摘要】：斜拉桥因其合理的结构形式、卓越的受力性能、优美的造型及经济的造价等特点,在过去的半个多世纪里取得突飞猛进的发展,并成为大跨度桥梁的首选桥型。而当前对于大跨度斜拉桥的设计及施工的指导思想基本沿用了传统的确定性方法,这与斜拉桥在实际的施工期和运营期所受的诸多随机因素的影响不相符合。因此,依靠确定性的分析方法难以反映出结构的材料参数、几何尺寸、外部荷载等诸多因素变异性对斜拉桥结构可靠指标的影响规律。作为高次超静定柔性结构的大跨度斜拉桥,其结构响应相当复杂,结构非线性等问题也更为显著,采用高效且智能的可靠度分析方法来研究结构可靠度已成为当前的热点性问题,同时也是评价各随机因素作用下的复杂桥梁结构可靠度的发展趋势,为大跨度斜拉桥的设计、施工和后期养护提供更为合理的依据。本文在可靠度理论的基础上展开研究,提出了适用于大跨度斜拉桥这类复杂结构可靠性分析的混合分析方法,并利用该方法分析了某大跨度斜拉桥在正常使用极限状态下的可靠指标及非线性随机静力分析,对影响结构可靠指标的多个随机变量进行了参数敏感性分析。得到了以下结论：(1)提出了混凝土斜拉桥可靠度评估及随机静力分析的混合算法。该方法将非线性有限元的Monte Carlo重要抽样方法数值模拟与RBF(径向基函数)神经网络相结合,并将GA(遗传算法)引入到响应面的拟合中,一方面能极大的减少由Monte Carlo直接抽样带来的计算量,另一方面可以提高响应面精度。算例结果表明,该混合算法能够很好的模拟随机变量与结构响应之间的非线性映射关系,且能够得到较为满意的精度和计算效率,适用于具有多个随机变量的大型复杂结构可靠度评估与参数敏感性分析,为结构可靠度计算提供了新的思路。(2)为探究其是否能够更好地适用于实际工程中复杂结构的可靠度计算,将该混合算法应用于具体的实际工程,评估了某大跨度斜拉桥在正常使用极限状态下的可靠指标及随机静力分析。综合阐述了可靠度评估中随机变量的统计与选取、有限元分析模型的构建、极限状态方程的建立、网络参数的选择等问题,为结构可靠度评估及参数分析作准备。(3)运用提出的混合分析方法分析了某斜拉桥在正常使用极限状态下的可靠度,计算该斜拉桥的主梁跨中位移超限失效的可靠指标及尾索强度失效的可靠指标。并以该斜拉桥为背景,对影响结构可靠性的随机变量进行了参数敏感性分析。从而深入了解斜拉桥施工及运营期必须重点控制的结构参数,以提高施工过程中结构的质量,把握施工及运营过程中的主动权,确保在施工和运营期桥梁结构能够达到设计所要求的可靠指标。(4)鉴于结构的材料特性、几何尺寸及外部荷载等随机变量的变异性对结构可靠度指标产生的影响,应用混合分析方法对某大跨度斜拉桥进行了非线性随机静力分析。研究了各种随机因素变异时斜拉桥结构响应(主梁跨中挠度、尾索索力)的变化趋势,为斜拉桥合理的设计提供了理论保障。
【图文】：

伤亡及财产损失。本文列举了近年来主要的几个桥梁璋塌实例。逡逑幽国逡逑图１．１黑龙江哈尔滨阳明谦大桥逦图１．２石亭江铁路大桥逡逑图１．１实例；２０１２年，，哈尔滨阳明滩大桥引桥发生巧塌，四辆大型货车坠桥，３人遇逡逑难５人受伤。逡逑１逡逑

逡逑图１．２实例：２０１０年，宝成铁路德阳至广汉间石亭江铁路大桥被洪水冲断，造成宝成逡逑铁路下行在广汉境内暂时中断。逡逑Ｂｉｉｙ逡逑图１．３湖南省株洲市红旗路高架桥逦图１．４湖南凤凰县堤溪巧江大桥逡逑图１．３实例：２００９年，原定爆破拆除的该高架桥发生巧塌，现场２４辆车被损毁，包括逡逑一辆公交车，造成至少９人死亡，１６人受伤。逡逑图１．４实例：２００７年，湖南省凤凰县凤大公路堤溪段大桥玲塌，数千人在事故中遇难。逡逑焌W逡逑图１．５广东佛山九江大桥逦图１．６重庆赛江彩虹桥逡逑图１．５实例：２００７年，广东佛山九江大桥遭一艘运沙船撞击，２００米桥面塌陷堕入江逡逑中。逡逑图１．６实例；１９９９年，重庆暴江彩虹桥发生巧塌，该彩化桥始建于１９９４年，竣工于１９９６逡逑年，建设工期１年零１０２天，使用寿命仅两年零２２２天。此次因工程质量导致的重大责任逡逑事故，共造成４０人死亡。逡逑中国有现存世界最早、保存最完好的石拱桥一赵州桥
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U448.27

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 张建仁,许福友;连续梁桥悬臂施工整体稳定性可靠度分析[J];长沙交通学院学报;2002年01期

2 桂劲松,康海贵;结构可靠度分析的全局响应面法研究[J];建筑结构学报;2004年04期

本文编号：2534029