考虑适用性的大跨桥梁主梁动态可靠性融合预测

为合理预测考虑适用性的大跨桥梁主梁动态可靠性,利用主梁控制监测点的动态极值挠度信息,建立了多维Gaussian Copula技术、多变量贝叶斯动态线性模型(MBDLM)以及一次二阶矩(FOSM)方法相融合地考虑控制点变形失效非线性相关的大跨桥梁主梁体系动态可靠性预测方法.采用某大跨桥梁主梁3个控制监测点的动态监测极值挠...     

斜拉桥主梁静力可靠性反问题分析

为了探讨随机可靠度反问题计算理论在大跨度桥梁控制中的应用,采用一次二阶矩法(改进的验算点法)对一斜拉桥主梁作了静力可靠性及相应的反问题分析,讨论了斜拉桥主梁的弯曲和扭转两种强度破坏失效模式,给出了主梁在两种失效模式下的可靠性及相关反问题的数值计算结果,并对有关结果进行分析．表明该理论对桥梁设计参数的控制具有指导作用。     

某隔震连续梁桥的地震失效模式研究

针对传统可靠度分析对隔震桥梁地震失效模式识别的局限性,提出一种基于IDA分析和加权秩和比法的失效模式判别方法,结合改进的Park Ang损伤模型,给出具有统计意义的隔震桥梁的地震损伤失效模式,为隔震桥梁优化设计提供依据。以某6跨隔震连续梁桥为例,基于opensees建立桥梁结构有限元模型,分析得到基于加权秩和比的失效模式,并与结构的最弱失效模式进行对比。针对最弱失效模式,分析隔震支座屈重比对结构时程响应的影响,得出该隔震桥梁的最优屈重比。结果表明：基于加权秩和比法的失效模式为中间墩支座最先失效,且所有隔震支座先于桥墩失效,与最弱失效模式的规律一致,该隔震桥梁的最优屈重比为7%,优化后桥梁的失效PGA增大了0.05g。     

混合不确定性下的结构可靠性分析方法

在工程实际中,部件或者系统的失效是由多失效模式引起的。针对变量和失效模式间复杂非线性相关问题,采用Copula函数进行建模。为了最大限度避免人为主观信息等带来的误差,利用最大熵方法分别近似极值响应的概率密度函数,在此基础上确定各自失效模式失效概率的最大和最小值。采用仿真和最大似然估计法相结合确定Copula函数中参数的最大和最小值。为了近似求解系统失效概率的最大和最小值,给出了相应的优化模型。算例分析表明该模型为混合不确定性及多失效模式相关下的结构可靠性分析提供新途径。     

地震下大跨双塔混合梁斜拉桥横向合理抗震体系研究

以某一座跨江大跨双塔混合梁斜拉桥为例,对大跨混合梁斜拉桥合理的横向抗震体系进行了研究,利用Midas/civil有限元程序,建立了该桥空间有限元计算模型;基于该桥规范反应谱生成七条加速度地震波,采用非线性时程分析法进行了大跨混合梁斜拉桥横向地震响应分析,对过渡墩、辅助墩与主梁的横向合理约束方式进行了详细探讨,并对横向弹塑性挡块合理参数设置进行了分析。结果表明:过渡墩、辅助墩与主梁的横向连接方式对大跨混合梁斜拉桥的横向地震响应有显著影响,其中当过渡墩、辅助墩与主梁之间横向设置可滑移,同时配置横向弹塑性限位挡块,可使得大跨混合梁斜拉桥主塔、过渡墩、辅助墩地震响应处于较低水平,同时也可有效地控制主梁的横向位移,是一种非常合理的横向抗震体系。该文的研究成果可为同类桥梁的抗震设计提供理论参考。     

基于Copula理论的深圳市地面塌陷致灾因素的联合概率分析

分析了深圳市近年来发生的地面塌陷事故数据,发现深圳市地面塌陷最主要的致灾因素是地下管网破损和地下施工不当,且管网破损地面塌陷数与施工不当地面塌陷数之间存在明显的相关性。选取了常见的几类边缘分布类型对管网破损地面塌陷数和施工不当地面塌陷数的分布规律进行拟合,其最优边缘分布类型分别为威布尔分布和截尾极值Ⅰ型分布。利用赤池信息准则（Akaike information criterion, AIC）和贝叶斯信息准则（Bayesian information criterion, BIC）确定了描述管网破损地面塌陷数和施工不当地面塌陷数之间相关性的最优Copula函数是Gaussian Copula函数,并以此建立了深圳市地面塌陷致灾因素的联合概率分布模型,进行了联合概率分析。研究表明:管网破损和施工不当这2个致灾因素同时出现得越频繁,造成地面塌陷的概率越大。     

连续多跨矮塔斜拉桥力学性能分析

以开封黄河二桥主桥为研究对象,采用有限元程序Midas/civil对该桥进行了力学性能分析.计算结果表明:由于该桥塔高与跨径之比较大,斜拉索承担较多的竖向荷载,能有效降低主梁支点截面的高度和内力;主梁的内力与变形表现为多跨连续梁的受力特点,主梁基本全截面受压,轴力分布较为均匀,在桥塔根部支点处出现较大正弯矩,跨中出现负弯矩;主梁刚度较大,整体变形以向上为主,变形量较小;主塔只起到拉索转向块的作用,纵向受力较小,故各塔顶纵桥向位移较小,在中等跨径范围内,可采用多跨矮塔斜拉桥方案解决普通多跨斜拉桥的刚度问题;每根塔柱两侧拉索的拉力由内向外依次小幅增大,总体分布均匀,边跨索索力最大,活载作用引起的拉索应力增幅较小;桥梁结构在非对称活载作用下的受力更为不利;各构件控制截面应力及变形均在桥梁设计规范规定范围内,且具有足够的安全储备,桥梁结构受力合理.     

大跨径缆索承重桥梁状态评估的研究现状与发展

对大跨径缆索承重桥梁进行合理的状态评估有助于掌握桥梁结构的技术状况、指导制定养护对策,以保证桥梁的正常运营和结构安全.首先综述了基于标准和规范的评估方法和基于系统工程理论的评估方法的研究现状及应用;其次对桥梁管理系统和长期监测系统的发展情况和评估数据信息源现状进行综述和分析;然后阐述了大跨径缆索承重桥梁状态评估面临的机遇和挑战,并提出了多源信息融合的功能模型和结构模型.综合分析表明:大跨径缆索承重桥梁评估规范的制定迫在眉睫;人工巡检信息和长期监测信息都有其各自的弊端,都难以独立成为桥梁状态评估的理想数据来源,引入多源信息融合技术,有望提高大跨径缆索承重桥梁评估结论的可信度;对缆索承重桥梁群实现评估方法标准化是未来发展方向之一.     

部分斜拉桥力学性能分析

平顶山市湛河一桥主桥为双跨独塔单索面矮塔部分斜拉桥,为了分析该桥梁的力学性能,采用大型有限元通用软件ANSYS进行建模,主梁和塔采用空间梁单元(beam188)进行离散,拉索采用只承受拉力的空间杆单元(link10)模拟,建立了该桥梁的有限元计算模型,分别计算了桥梁的内力、自振频率和振型.计算结果表明,对于该矮塔部分斜拉桥,拉索对主梁的轴力和弯矩影响较大,主梁的刚度对桥梁整桥自振频率影响较大,该桥梁低阶振动主要表现为桥梁的整体竖向振动和横向振动.计算结果可为该桥的施工控制及使用阶段的健康检测和维护提供参考.     

混凝土整体式肋形结构主梁计算模型的简化

当主梁与柱的线刚度比大于某定值(3、4或5)时,混凝土整体式肋形结构中的主梁可简化为以柱为铰支座的多跨连续梁进行内力计算.对连续梁和框架两种不同的计算模型,分别计算了在不同的梁柱线刚度比k情况下控制截面的内力,得到了不同跨数、不同荷载布置下的k~β曲线.经比较分析认为:当k≥4时,主梁可简化成连续梁计算,此时两种计算模型控制截面内力的误差β均小于10%.本研究成果为肋形结构中主梁计算模型的简化问题作了详尽的说明.     

基于Gaussian Copula的木结构古建筑多准则地震易损性分析

为了解决木结构古建筑不同失效模式之间相关性的问题,基于Copula函数提出考虑结构不同失效模式之间相关性的木结构古建筑地震易损性分析方法.以一座中国明代古建筑为研究对象,首先,根据该建筑的结构特性和相关历史震害资料,选取层间位移角和榫卯节点转角作为地震需求参数.运用Ansys对其进行增量动力分析,建立结构在不同失效模式下的地震易损性曲线.其次,通过建立样本数据的二维频率直方图来选取适宜的Copula函数,进而获得考虑不同失效模式相关性的综合易损性曲线.再次,运用一阶界限法建立结构的易损性曲线.结果表明:基于Copula函数得到的结构易损性大于任何一个失效模式下的结构易损性;其计算结果,小于一阶界限法的上界,略大于一阶界限法的下界.     

基于灰色层次分析法的桥梁施工方案多目标风险分析及评价

目的 利用灰色层次分析法合理评估大跨度桥梁施工过程中的多种风险和确定最优施工方案.方法 将层次分析法和灰色关联分析的方法有机地结合起来,建立灰色多层次综合评判(AHP-GRAY)模型,利用层次分析法计算评价指标各因素的权重,构造各项因素的比较数列和参考数列,计算各个方案的关联度,以此评估大跨桥梁施工过程中的各种风险,确定最佳施工方案.结果 将灰色层次分析法用于北山大桥各种施工方案的风险分析及评价,得到该桥的最佳施工方案.结论 基于灰色层次分析法的桥梁施工风险分析方法可以进行大跨桥梁施工过程中的各种风险分析和确定最佳施工方案.     

大跨度桥梁主梁风雨致涡激振动试验研究

针对风雨联合作用下的大跨桥梁风雨致涡激振动问题,以某一分离式双箱主梁桥梁及其闭口主梁型式桥梁为研究对象,通过在大气边界层风洞中搭建风雨联合作用试验系统,完成风雨联合作用下大跨桥梁节段模型涡激振动试验.试验结果显示:不同雨强下,开口节段模型涡激振动的起振风速及锁定风速基本一致,但最大振动幅值有一定差别.不同雨强下,闭口节段模型随机振动的振动时程有一定差别,且随着风速增大,振动幅值增大.开口节段模型风雨联合作用下的位移幅值大于单一风作用下的位移幅值,最大增量可达1/4.得出结论:降雨增大了桥梁主梁涡激振动幅值;闭口节段模型相对开口节段模型在抵抗涡激振动方面性能更优良.     

悬臂施工临时固结简化模式及桥墩刚度对主梁变形的影响分析

为更好地控制连续梁桥的成桥线形,采用Midas/Civil进行有限元建模,对于悬臂施工中临时固结的简化模式及桥墩刚度参数的影响进行分析,探索了三跨PC连续梁桥施工过程中临时支座拆除前后的主梁线形变化,经数值结果与实测数据对比,推荐出合理的临时固结模拟方法;在此基础上探讨了桥墩刚度在体系转换环节对主梁线形的影响,进一步验证了该计算方法的合理性和科学性.得出的结论对同类型桥梁的施工监控过程分析具有一定的指导意义.     

多元参数退化的系统相关竞争失效可靠性评估方法

为了解决系统相关性竞争下的可靠性问题,提出一种突发失效与多元参数退化失效相关性竞争失效的可靠性评估方法。以Wiener随机过程与Inverse Guassian随机过程描述系统多元参数退化失效过程,利用Copula函数对系统多元退化失效过程进行建模,通过二阶段极大似然法估计退化失效相关参数;构建突发失效关于退化量的条件概率,利用Bayes-Bootstrap法对极大似然估计所得的突发失效参数进行修偏,进一步建立系统的相关性竞争失效模型。以航空发动机的退化数据为例进行综合分析,研究其突发失效和多退化失效之间竞争下的可靠性问题。获得的分析结果能够反映出航空发动机的性能可靠性,验证了模型的有效性,具有较好的工程应用价值。     

无索区长度对矮塔斜拉桥活载效应的影响

矮塔斜拉桥在梁段内存在无索区,怎样设置这些无索区合理地布置斜拉索,使斜拉索结构与连续体系梁结构协调地工作,是设计人员关心的问题。基于此,将典型的3跨矮塔斜拉桥梁段内无索区的分布以主塔附近无索区长度、中跨跨中无索区长度以及边跨端部无索区长度3个参数表示,并以此3个参数为研究对象进行结构行为的影响分析。以某大跨度矮塔斜拉桥方案的结构数据为基础,建立(ANSYS)结构有限元模型。在此模型的基础上,设置3个参数可能的合理变化范围,构造其他工况的结构有限元模型。利用参数化设计语言(APDL)编制计算程序,分析参数变化对车辆荷载作用下主梁内力和变形的影响,从而得出主梁在活载作用下合理的无索区长度及分布的范围,为矮塔斜拉索立面布置的优化设计提供参考。     

基于BP神经网络的大跨高空连廊应变监测数据恢复

为了解决大跨高空连廊吊装阶段性态监测中应变监测数据存在缺失的问题,利用BP神经网络进行数据恢复。首先基于相关性分析,选择与数据缺失监测点应变值相关性最强的5个监测点作为参考点;然后利用未缺失时间段内待恢复监测点和参考点的应变数据进行建模和检验,一半数据用来建立BP神经网络模型,一半数据用来进行模型的检验;最后利用建立的模型对缺失的数据进行恢复,得到了完整的应变监测数据。利用得到的恢复数据与参考点数据在缺失段内的相关系数对数据恢复的效果进行了评价。结果表明：该方法可有效地恢复缺失的应变监测数据。     

简支斜交T梁桥跨中横向分布系数研究

针对大宽跨比简支斜交T梁桥,应用MIDAS建立有限元模型,对其跨中横向分布系数进行了计算,分析其斜交角和宽跨比对跨中横向分布系数的影响规律。研究表明：在斜交角相同时,宽跨比越大,各主梁跨中横向分布系数分布得更加均匀,有利于桥梁整体受力;宽跨比相同时,随着斜交角的增大,各主梁的跨中横向分布系数分布变得越均匀,有利于桥梁跨中部分受力。对于大宽跨比简支斜交T梁桥,当斜交角小于30°时,跨中横向分布系数与正桥接近,误差在5%以内;在斜交角大于30°时,误差急剧增大,如果忽略斜交角影响,按正桥计算结果过于保守。     

考虑相关性的数控车床多因素可靠性分配法

以数控车床为研究对象,针对基于子系统间失效独立假设分配模型的不足,提出一种考虑子系统故障相关性的多因素可靠性分配方法.应用Copula理论进行故障相关性分析,建立整机可靠度函数.根据数控车床故障模式、影响及危害性分析(FMECA),对传统危害度计算公式进行修正.考虑多种分配因素建立分配矩阵,得到分配向量.将分配向量与整机可靠度函数模型将结合,得到各子系统失效率分配值.将分配方法应用到具体实例中,并将考虑不同子系统故障相关性情况的结果进行分析对比.结果表明,提出的可靠性分配方法相对于基于独立假设的分配法能够分配给各子系统更高的失效率,在降低数控车床子系统设计制造成本上具有重要意义.     

弯坡路段多模式失效概率与轿车单车事故的关系

为促进可靠性分析(概率几何设计)在公路安全设计及事故预测中的应用,通过建立事故预测模型将轿车多模式失效概率与轿车事故之间建立关系。首先,以多模式失效为切入点,基于单个轿车在弯坡路段可能的3种失效模式(侧滑、侧翻、视距不足)建立多模式失效系统;其次,以华盛顿州10 241起弯坡路段的轿车单车事故为研究对象,通过蒙特卡罗法和宽界限法求解系统的多模式失效概率;最后,将多模式失效概率、公路因素作为解释变量建立负二项模型、随机效应负二项模型、随机参数负二项模型3种事故预测模型,挖掘多模式失效概率与轿车单车事故之间的关系。结果表明：3种事故预测模型中随机参数负二项模型的拟合最优;当考虑多模式失效概率时,公路几何因素对轿车单车事故的影响被削弱;除两个暴露变量外,多模式失效概率对轿车单车事故的影响最大;多模式失效概率与轿车单车事故的拟合曲线近似为线性,且拟合曲线的截距不为0。该研究成果可用于公路的可靠性设计中。