考虑桩土相互作用的近海刚构桥全寿命地震易损性分析

为研究全寿命周期内近海高速铁路桥梁地震易损性,依托某高速铁路大跨预应力刚构桥,考虑桩土作用,通过量化损伤指标,通过增量动力分析,计算不同方向地震作用下近海桥梁构件易损性;并采用二阶界限法,建立桥梁系统全寿命地震易损性曲面,研究了近海高速铁路桥梁服役期内耐久性损伤后的时变地震易损性。研究结果表明:高速铁路大跨桥梁在设计地震作用下,桥梁系统顺、横桥向发生轻微损伤的概率为46.4%、15.1%;发生严重损伤的概率较小,在罕遇地震作用下,二者分别到达了18.7%、9.7%。桥梁顺桥向地震易损性大于横桥向,当考虑桩土作用后,系统易损性增大,但增大程度较小;桥梁系统在顺桥向罕遇地震作用下,出现严重损伤的超越概率增加1.1%。桥梁全寿命周期内,服役100 a时,桥梁设计地震作用下出现轻微损伤的超越概率比新建桥梁增大17.1%。高速铁路桥梁随着服役时间的延长,地震易损性逐渐增大,服役后期的耐久性损伤更为严重,地震易损性明显增大,但高速铁路桥梁全寿命周期内基本不会发生完全破坏。

基于矩法的CRTS Ⅱ型轨道板碳化可靠性研究

为了提出更优的CRTSⅡ型轨道板碳化可靠度分析方法,首先分析了轨道板碳化作用的发生机制,探究了碳化深度模型,然后结合现有研究建立了CRTSⅡ型轨道板碳化的功能函数,最后应用高阶矩法求解了轨道板碳化的功能函数随时间变化的可靠度指标,得到了轨道板碳化功能函数的概率密度函数。计算结果表明:本文采用的矩法所得结果与蒙特卡洛法相近,但采用矩法仅需计算35次,具有高效、准确的特点;CRTSⅡ型轨道板最初服役的碳化可靠度指标满足要求,轨道板处于安全状态,随着服役时间增加,可靠度指标呈下降趋势,直至服役第15 a以后,CRTSⅡ型轨道板碳化可靠度指标已经低于规范要求,服役后期轨道板极易发生碳化失效,将会影响轨道板耐久性,可能影响行车安全。

基于矩法的CRTSⅡ型轨道板裂缝宽度可靠性研究

目前研究者们针对轨道板的裂缝问题做了一些研究,但轨道板最大裂缝宽度的可靠度的相关研究较少,且已有可靠度计算方法存在繁琐、耗时等弊端。在分析轨道板横向裂缝及纵向裂缝产生原因的基础上,建立温度作用与列车荷载共同作用下CRTSⅡ型轨道板横向与纵向最大裂缝宽度的功能函数,应用矩法求解横向裂缝及纵向裂缝的功能函数随温度梯度变化的可靠度指标,并探究了降温幅度对可靠度指标的影响,计算结果表明:矩法具有计算次数少、计算结果准确的优点;分析结果同时表明:轨道板纵向裂缝宽度基本不会发生超限的现象,在降温幅度较大时,横向裂缝宽度超限的概率较大,这可能会对轨道结构的耐久性造成影响;同时研究成果对轨道结构设计规范修订具备一定参考价值。

CRTSⅡ型无砟轨道板疲劳时变可靠度研究

针对CRTSⅡ型轨道板疲劳的潜在失效模式,依据混凝土材料的疲劳性能,建立列车荷载与温度荷载共同作用下CRTSⅡ型轨道板混凝土疲劳功能函数,利用该功能函数开展基于时变可靠度理论的CRTSⅡ型轨道板疲劳时变可靠性研究。时变可靠度、时点可靠度及蒙特卡洛的计算结果对比表明:时点可靠度方法的计算结果与蒙特卡洛结果有较大误差,而本文采用的时变可靠度方法的计算结果与蒙特卡洛方法的输出结果几乎一致,说明本文方法计算精度较高。算例结果表明,在轨道板服役后期,轨道板纵向轨下截面处受拉边缘纤维混凝土容易发生弯拉疲劳开裂,这说明作为主要承受疲劳荷载(循环次数较多、荷载较大)的构件,轨道板的抗疲劳性能需进一步加强。