桥梁结构上的作用和构件抗力的概率分析

本文阐述了概率极限状态设计中作用代表值的取用和统计分析,介绍了影响桥梁结构构件抗力不定性的主要因素及抗力统计参数的确定。它是概率极限状态设计方法的取值依据和重要内容。     

水工混凝土结构设计分项系数取值方案探讨

介绍了《水工混凝土结构设计规范》（修订稿）关于承载能力极限状态设计表达式中分项系数的确定方法和取值方案，可靠度分析结果表明，按所建议的分项系数取值方案设计的水工混凝土结构构件，在不同设计条件下均具有较佳的可靠度一致性。     

钢筋混凝土桥梁受弯构件统一抗弯承载力计算

基于分项系数近似概率极限状态法对钢筋混凝土（reinforce concrete,RC)桥梁受弯构件进行设计时,存在割裂和孤立各不同的设计状况、极限状态的现象,使得构件之间无法进行横向定量比较,一定程度上破坏了该设计方法固有的内在统一性。提出了一种统一抗弯承载力框架,建立RC桥梁受弯构件统一抗弯承载力计算原理,推导了统一抗弯承载力计算公式,探索基于规范而设计的RC桥梁受弯构件在不同设计状况下不同极限状态之间的一种新的内在联系与定量区别,从而表征分项系数近似概率极限状态设计法的内在统一性。结果表明：在所建立的框架下,RC桥梁受弯构件不同设计状况下不同的极限状态可以统一于抗弯承载力,并可实现它们之间的横向定量比较。统一抗弯承载力框架下的设计验算只需进行1步比较便可实现规范的验算要求,同时有助于暴露某些极限状态强度储备相对较低的潜在风险,从而补充和完善分项系数近似概率极限状态法的设计验算。     

在役桥梁承载能力检算系数的可靠性校准

为建立与现行桥梁设计规范相适应的在役桥梁承载能力鉴定方法,应用可靠性理论对承载能力检算系数取值进行了校准.根据在役桥梁承载能力检算表达式,引入桥梁结构或构件技术状况评定等级等效于承载能力可靠性分级的假定,以承载能力的可靠性分级标准为依据,详细分析了不同技术状况评定值与承载能力折减系数的关系,提出了基于现行桥梁设计规范的承载能力检算系数建议值.考虑到实际结构或构件抗力分项系数与理论值的差异,给出了承载能力检算系数的修正方法.研究结果表明,对于按现行规范设计的桥梁,若满足目标可靠指标的要求,不同受力状态构件承载能力检算系数的最大值为1.0;按原规范承载能力检算表达式计算的校准值与规程建议值吻合良好.     

水工混凝土结构设计分项系数取值方案探讨

介绍了《水工混凝土结构设计规》（修订稿）关于承载能力极限状态设计表达式中分项系数的确定方法和取值方案．可靠度分析结果表明，按所建议的分项系数取值方案设计的水工混凝土结构构件，在不同设计条件下均具有较佳的可靠度一致性     

我国公路钢桥结构的可靠度校准分析

对公路钢桥结构的作用和抗力进行了统计分析并基于现行公路钢桥规范对其进行了可靠度校准.通过误差分析和现场实测得出了恒载效应的概率分布和统计参数,其中分别考虑了沥青混凝土和水泥混凝土桥面铺装层自重的不同影响.抗力分析中分别就材料性能不定性、材料及构件几何尺寸不定性和结构计算模式不定性进行了计算,从而得出了我国常用的两种桥梁用钢的抗力统计参数.按照现行规范,分别考虑不同作用效应组合、不同汽车运行状态和活载服从不同概率分布类型的情况下,采用JC法对轴拉、轴压、偏心受压、受弯和受剪等5种构件进行了可靠指标校准.最后经综合分析得出了各级结构在脆性破坏和延性破坏下的目标可靠指标建议值.     

中国与欧洲规范关于坝坡抗滑稳定分析方法的比较

对中国《碾压式土石坝设计规范》(DL/T 5395-2007)和欧洲岩土工程设计规范Eurocode 7关于坝坡抗滑稳定分项系数设计方法进行了较为系统的比较.着重比较了分项系数设计法的分项系数取值、参数特征值取值以及抗滑稳定计算方法三方面.通过一个土石坝算例研究了中国与欧洲规范关于分项系数设计方法在土石坝抗滑稳定分析中的应用,并从相当安全系数和失效概率两方面对两规范安全度水平进行了对比.由算例分析可以看出基于概率极限状态设计原则的分项系数设计方法可以更好地考虑设计参数的不确定性.欧洲规范设计的土石坝抗滑稳定失效概率明显大于中国规范设计的土石坝抗滑稳定失效概率.基于Eurocode 7推荐的Schneider方法和中国规范规定的小值平均值确定的特征值计算的失效概率略大于采用参数均值计算的失效概率.     

中欧规范关于基桩承载力确定方法的比较

介绍欧洲岩土工程设计规范的设计原理包括作用、效应、抗力与极限状态验算不等式,分析3种设计方法用于桩基设计分项系数的取值特点.以《建筑桩基技术规范》为例对比分析中欧岩土工程设计规范基桩承载力确定方法的异同点.3个实例表明欧洲规范确定基桩承载力与国内规范确定基桩承载力平均相差25%,国内规范更为保守.     

现行规范中荷载分项系数的比较及修定建议

根据概率极限状态计算原则,计算了综合考虑三种不同荷载效应组合与单独考虑各荷载效应组合下的最优荷载分项系数,比较得出现行规范中取用荷载分项系数的利弊,并提出了相关修订建议.     

高层建筑钢结构实用概率极限状态设计

本文提出了高层钢结构的荷载组合系数与抗力分项系数,经计算满足可靠度要求。据此还提出了相应的厚板强度设计值的建议和高层钢结构的实用概率极限状态设计表达式,可作为普通钢结构设计规范GBJ17—88的补充和制订高层钢结构设计规程参考。     

在役预应力梁桥承载能力可靠性评估

根据预应力混凝土桥梁的几何尺寸、材料强度和计算模式不定性系数的统计参数,采用蒙特卡洛方法模拟了预应力混凝土梁桥抗弯承载能力和抗剪承载能力的统计参数;在考虑结构构件抗力、恒载效应、车辆荷载效应、横向分布系数和车辆荷载冲击力的随机性的基础上,建立预应力混凝土简支梁桥的抗弯和抗剪承载能力极限状态方程,采用JC方法计算可靠度指标。对一座既有预应力混凝土桥梁进行承载能力可靠性评估并对影响可靠度指标的随机变量（恒载、车辆荷载、横向分布系数、冲击系数）进行了敏感性分析,结果表明：恒载效应的随机性对可靠度指标影响很小,车辆荷载效应、横向分布系数、冲击系数的随机性对可靠性指标影响较大且依次加大。     

地下埋管可靠度校准分析

应用《水工统标》推荐的一次二阶矩法,对现行《水电站压力钢管设计规范（ＳＤ１４４ － ８５）》中的地下埋管进行了可靠度水平校准分析．介绍了地下埋管在正常工作情况下的荷载及荷载效应的统计特征、影响地下埋管抗力的因素和各因素的统计参数;分析计算了Ａ３ 和１６ Ｍｎ 钢管在不同荷载效应比和不同围岩承载率时的可靠指标β;讨论了现行规范地下埋管的可靠度水平;提出了地下埋管可靠度低于明管较多,在修订规范时宜适当提高的建议．可供地下埋管设计和修订规范时参考．     

基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度研究

目前桥梁可靠度分析中缺乏对桥梁实际失效模式的分析和资料,使得传统的体系可靠度分析思路对桥梁进行评估带有很大的不确定性,因而本文根据桥梁结构可靠度理论与结构地震易损性的研究现状,并结合传统可靠度分析中的现有观念与常用方法,提出了基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度方法.该方法利用结构易损性分析的优势,根据选定的损伤准则来计算结构不同构件在随机荷载下的失效概率,能够给出结构各个构件的易损性曲线来判定出结构的最不利位置,从而为随后的结构体系可靠度分析提供便利.本文以地震荷载为例,给出了基于结构易损性分析思路的桥梁可靠度分析实例,以便具体地阐述这种思路.     

锈蚀-疲劳作用下的砼梁桥失效概率分析

研究氯离子侵蚀、混凝土开裂和车辆荷载反复作用对钢筋混凝土梁桥结构抗力退化的影响,建立了砼梁桥在锈蚀疲劳作用下的结构抗力退化模型,采用蒙特卡洛法编写了相应的时变失效概率计算程序.以广东省某沿海砼简支梁桥为例,计算其时变失效概率,并预测其使用寿命.分析结果表明,在车流密集锈蚀-疲劳作用下,砼梁桥的时变失效概率远大于仅考虑锈蚀影响的时变失效概率,指出在分析砼梁桥可靠度时,应考虑车辆荷载反复作用对结构抗力退化的影响.     

公路桥梁风险估测方法

为了提高公路桥梁风险估测的精度、效率和可操作性,提出了响应面法与改进德尔菲法相结合的桥梁风险估测方法.给出了基于响应面法进行桥梁损伤概率计算的流程,利用改进德尔菲法对专家意见进行最优化调整以实现风险损失等级的定量估测.通过对内蒙古一座大型自锚式悬索桥运营期地震损伤风险估测,验证了该方法的有效性与实用性.实例应用表明:基于响应面法的桥梁结构损伤概率估测方法既考虑了具体桥梁的受力特性又考虑了客观存在的不确定性,能定量计算结构损伤风险概率;改进德尔菲法克服了传统德尔菲法的不足,在保证专家意见可靠性的同时减少了计算和统计工作量,提高了风险评估工作的效率.     

用于火电厂减震的变质量MTMD基于可靠度的优化（特约稿）

提出了一种针对变质量的非传统多调谐阻尼器（MTMD）基于可靠度的优化设计方法。其中主结构部分考虑多阶模态,MTMD则考虑为集中质量。地震动激励采用金井清模型,利用状态空间法提高计算效率。地震危险性则依据地震动衰减关系和Gutenberg-Richter模型模拟。定义危险性、主结构与多调谐阻尼器相关参数均为随机变量,通过考虑结构多维输出及对应限值,并结合激励与结构随机性得到结构绝对失效概率,并进一步以绝对失效概率为目标函数形成优化问题,通过求解变质量MTMD最优解进行设计。本文将该方法应用于带多煤斗的火电厂房煤斗隔震设计。其中,煤斗隔震形成MTMD,而煤斗内部储煤量变化则形成变质量MTMD。采用拉丁超立方抽样法生成样本,研究确定了合适样本数。通过选取结构角柱位移角作为结构响应,采用规范限值计算失效概率。利用基因算法求解了该优化问题并得到了最优设计与对应的失效概率。本文进一步对比了平动隔震体系和摆隔震体系。研究表明,尽管摆体系的频率与质量不相关,其失效概率并未优于平动隔震体系;且摆体系摆动圆弧曲率的变异系数对结构失效概率影响不大,规律不明显。最后,将煤斗与主结构碰撞亦考虑为失效事件,考虑了煤斗碰撞问题。本文所提出的设计方法基于可靠度,直接以降低结构失效概率为目标,可同时考虑结构多维输出以及煤斗与主结构相对位移,并对应地考虑多个响应限值,将多个响应综合为一个失效概率,避免了计算量巨大的多目标优化。     

基于新规范的哑铃型拱肋徐变效应分析

针对钢管混凝土拱桥由于钢管内混凝土徐变导致的拱肋下挠和截面应力重分布问题,基于《公路钢管混凝土拱桥设计规范》(JTG-T D65-2015),考虑哑铃型拱肋截面的截面特性,计算新规范下的徐变系数,通过对一座152米钢管混凝土拱桥建立全桥的有限元模型,并与按原JTG D62-2004路桥规范中的徐变系数计算所得出的结果进行对比分析。结果表明:针对钢管混凝土的JTG-T D65-2015规范的徐变系数比针对普通钢筋混凝土的JTG D62-2004规范的徐变系数小。按JTG-T D65-2015规范计算的由徐变引起的拱肋下挠值比按JTG D62-2004规范计算所得值小10%左右,徐变引起钢管截面应力增大和混凝土截面应力减小,按JTG-T D65-2015规范计算得到的钢管应力增大值比按JTG D62-2004规范计算所得到的值小10%-15%左右。     

桥梁工程可靠度2020年度研究进展

由于自身固有属性的不确定性以及所处环境的复杂性,桥梁在设计、施工、运营等不同阶段都需要具备足够的可靠性。为了解2020年桥梁工程可靠度研究与应用的最新动态,查阅文献并对相关理论方法、不同阶段或环节的科研内容和成果进行归纳。在桥梁可靠度理论和方法方面,引入GPR模型、径向基神经网络等方式得到隐式结构功能函数,引入Copula理论把握多失效模式概率的关系;采用概率可靠性和非概率可靠性方法、蒙特卡罗数值模拟、时变可靠度理论等进行可靠性评估。既有桥梁的技术状况及可靠度仍然是桥梁工程领域研究的热点,自然环境条件下桥梁抗力与外荷载的时变模型是桥梁时变可靠度分析与寿命预测的重点。可靠度理论及分析方法在桥梁工程设计中得到逐步的发展,考虑动态荷载作用随机性与结构参数随机性的动力可靠度研究与应用越来越多。     

闸门结构刚度可靠度分析

基于可靠性原理 ,建立了闸门结构刚度可靠度分析的极限状态方程 ,分析了荷载及抗力的统计数据 .利用荷载及抗力的统计数据对《水利水电工程钢闸门设计规范》进行了刚度可靠指标的校准计算和分析 ,提出了钢闸门结构设计刚度目标可靠指标的取值建议 ,可供《水利水电工程钢闸门设计规范》修订时参考或作为进一步研究的基础