车载下大跨度桥梁动力可靠度评估

为了评估大跨度桥梁在车流荷载作用下的适用性,基于某高速公路车流监测数据建立随机车流模型,分析在3种随机车流作用下悬索桥位移的动力可靠度.采用车-桥耦合振动分析方法求解桥梁动力响应,以位移首次超越准则估算失效概率,并分析密集车流占有率对桥梁可靠度的影响规律.结果表明:在随机车流作用下,悬索桥主梁动力响应均值的最大值位于跨中位置,响应均方根最大值位于1/4跨径位置;大跨度桥梁运营期位移超限的适用性可靠度与密集车流的占有率相关;随机车流荷载模型包含车流的概率特征,可用于大跨度桥梁动力响应的概率建模,且在桥梁动力可靠度评估中有一定的适用性.

基于混合算法的大跨度斜拉桥可靠度评估

为研究大跨度预应力混凝土(PC)斜拉桥的可靠度评估问题,提出了适用于大跨度PC斜拉桥这类复杂结构可靠性分析的混合算法。该方法综合运用了有限元分析(FEA)、径向基函数(RBF)神经网络、遗传算法(GA)和Monte Carlo重要抽样(MCIS)方法,并对算法中的关键步骤(RBF神经网络的初始样本点设计方法、MCIS的抽样中心点位置等)进行了改进,使结构分析模块与可靠度计算模块智能结合。利用数值算例的可靠度分析对该算法的有效性进行了验证。最后,以一座主跨为420 m的双塔PC斜拉桥为工程背景,进行了正常使用极限状态下的可靠度分析。参数分析表明:在汽车荷载作用下,该斜拉桥的主梁跨中位移超限失效概率比最长斜拉索强度失效概率高;汽车荷载的均值和标准差是影响斜拉桥可靠度的重要因素;随着汽车荷载均值系数的增大,主梁跨中位移超限失效的可靠指标下降的趋势较为显著。

随机车载下钢箱梁桥疲劳损伤概率模型

将具有确定性参数的典型疲劳车辆模型改进为随机疲劳车流模型,采用小样本车辆轴重与等效疲劳应力数据拟合响应面的方法解决了车流作用下桥梁有限元应力时程分析耗时过长的问题。提出钢箱梁顶板-U肋疲劳损伤概率建模方法,最后将疲劳损伤概率模型应用于可靠度评估领域,揭示了车流参数对结构疲劳可靠指标的影响规律。研究结果表明:行车道重载车辆的较高占有率是导致其顶板-U肋疲劳可靠指标远低于超车道的重要原因;车辆轴重的增长致使钢箱梁疲劳可靠指标迅速降低,车重年线性增长系数由0增长至1%时,行车道顶板-U肋处100 a的疲劳可靠指标由3.42下降至0.72。随机疲劳车流模型与疲劳损伤概率模型具有一定的应用前景。

考虑拉索抗力退化的斜拉桥体系可靠度评估

疲劳损伤和大气腐蚀作用致使斜拉索性能退化,影响斜拉桥运营期的安全水平.为了分析拉索抗力退化对斜拉桥体系可靠度的影响,建立了斜拉索抗力退化的串并联概率模型,提出基于机器学习的斜拉桥时变体系可靠度分析方法.以经典斜拉桥和某大跨度双塔混凝土斜拉桥为工程背景,研究了考虑拉索抗力退化的结构时变体系可靠度.研究结果表明:对于稀索体系的小跨度斜拉桥,随着斜拉索抗力的逐步退化,桥梁结构体系的主要的失效路径为由梁和塔的弯曲失效逐渐转变为由拉索腐蚀引起的拉索强度失效;当拉索抗力退化后的可靠度低于主梁关键截面可靠度时,结构体系可靠度将显著降低;对于密索体系的大跨度斜拉桥,在拉索疲劳和腐蚀共同作用下,该斜拉桥体系可靠指标将在29年降低到5.2.