钢管混凝土系杆拱桥承载能力极限状态可靠度分析与应用

发布时间：2020-10-13 07:04

　　 钢管混凝土系杆拱桥(简称系杆拱桥)因性能优越、造型优美,被广泛应用于大中跨径桥梁的建设中。本文根据系杆拱桥在工程实际中的承载能力极限状态可靠度分析需求,基于系杆拱桥力学性能分析和结构可靠度基本理论,针对系杆拱桥在承载能力极限状态下的功能函数高度非线性且无法显式表达,导致常规可靠度计算方法难以精确求解结构可靠指标的问题,对系杆拱桥在承载能力极限状态下的可靠度分析方法与应用进行研究。主要研究内容如下:(1)结合系杆拱桥的受力特点和可靠度理论的相关研究成果,探讨在系杆拱桥承载能力极限状态可靠度分析中存在的困难,明确进行系杆拱桥承载能力极限状态可靠度分析时应解决的问题,确定需要研究的目标、内容和方法。(2)基于系杆拱桥结构构件和体系的力学特性,结合相关桥梁规范得到主要受力构件的抗力表达式,并建立各构件在承载能力极限状态下的功能函数。以系杆拱桥主要受力构件的可靠度分析为基础,简化系杆拱桥的失效模式,构建系杆拱桥等效串联体系,形成系杆拱桥的结构体系可靠度分析方法。(3)通过分析常规可靠度计算方法求解系杆拱桥可靠指标存在的缺陷,将加权平均模拟法应用于系杆拱桥承载能力极限状态可靠指标的计算中,利用MATLAB软件编制可靠指标计算程序,并结合算例对程序的可行性及准确性进行验证。(4)采用ANSYS软件建立实桥有限元模型,确定影响实例系杆拱桥可靠度分析的随机变量,通过加权平均模拟法对主要受力构件进行承载能力极限状态可靠度分析。采用PNET法简化实例系杆拱桥的失效模式,并根据构件的可靠指标,进行结构体系承载能力极限状态可靠度分析。(5)基于可靠度理论与加权平均模拟法,结合工程实例的分析计算,形成系杆拱桥专用的承载能力极限状态可靠度分析方法与流程,并根据计算分析结果为系杆拱桥的相关设计提供借鉴。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U448.225
【部分图文】：

受力构件包括钢管混凝土拱肋、系杆、吊杆和横，同时可以充分发挥梁受弯、拱受压的结构受力管混凝土、预应力混凝土以及钢材等多种复合材、内部超静定的特殊结构体系特点[2]。拱肋以承受压力为主，刚性吊杆和系杆以承受轴系杆则以承受轴力为主。根据拱肋和系杆（主梁分为三类：刚性系杆柔性拱、刚性系杆刚性拱和杆柔性拱 (b) 刚性

图 1.3 朝天门长江大桥题研究与规范编写工作也在不断推进。目前，规范主要有《钢管混凝土拱桥技术规范》（GB计规范》（JTG/T D65-06-2015）。规范对于系杆拱桥承载能力极限状态的计算规能力极限状态可靠度分析时，需要对以下问题50923-2013 采用叠加的方法，将钢管截面与混拱肋截面刚度；JTG/TD65-06-2015 则采用“统不对钢管截面和混凝土截面进行区分。题。GB50923-2013 根据“极限平衡理论”计算量的试验研究，给出了一种形式简单、参数适

(a) 符合正态分布的样本 (b) 符合均匀分布的样本图 3.3 生成 1000 组随机变量样本点由图 3.3 分析可知：（1）在 1000 组样本点中，按正态分布和均匀分布生成的 C50 混凝土弹性模量1x 均处于 20000~50000MPa 之间，Q345 钢弹性模量2x 均处于 199000~213000MPa 之间，说明按两种方法生成的样本具有相同的分布空间；（2）在样本点数量相同的情况下，符合均匀分布的样本点明显比符合正态分布的样本点分散，同时较为均匀地满布于整个样本空间中，因此按均匀分布生成样本点可以用较少的样本数量获得足够具有代表性的样本点。3.2.2 样本指标权重与判别函数在加权平均模拟法中，定义每组样本的指标权重为该组样本内各随机变量概率密度
【参考文献】

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本文编号：2838891