公轨两用双层连续钢桁梁桥体系可靠度分析

为提高大跨度连续钢桁梁桥静力体系可靠度计算效率与准确度,基于改进向量投影响应面法(IVPRSM)建立了体系可靠度计算模型。通过优化向量投影响应面法的取样过程,实现钢桁梁构件功能函数的高效拟合和验算点的精确捕捉,形成构件可靠指标的高效改进算法;应用修正的β分支约界法识别失效历程中的候选失效单元,采用IVPRSM计算随结构拓扑模型改变而更新变化的构件可靠指标,搜寻桁梁结构主要失效模式,建立桁梁桥失效树;在确定各失效模式等效线性功能函数和失效模式相关系数的基础上,利用改进的微分等价递归算法实现结构体系可靠度计算。通过3个数值算例的可靠度分析,验证IVPRSM的正确性和有效性;以主跨300 m的双层连续钢桁梁桥为工程实例,采用提出的体系可靠度计算模型,分析失效历程各阶段桁梁结构关键构件可靠指标的演化规律。研究结果表明:IVPRSM的计算效率和计算精度均优于传统方法;承载能力极限状态下,各类关键构件的可靠指标最小值为4.1~4.8,桁梁主跨中支点处下弦、300 m主跨1/4处上弦与腹杆、主跨跨中处加劲竖杆失效风险大;搜寻获得承载能力极限状态主要失效模式20个,计算该双层桁梁桥体系可靠指标为4.6。建立的基于IVPRSM的静力体系可靠度分析方法可支撑双层钢桁梁桥体系可靠性设计。