大跨度桥梁多为超静定结构，力学特征复杂，构件失效概率较低，精确计算不可行。若主梁的任一构件失效时都会导致结构整体失效，则该结构就可模型化为串联结构体系。超静定结构的失效路径繁多，若考虑所有的失效模式，计算量变得复杂。在一个结构的所有失效模式中，只有一小部分失效模式对结构体系失效概率的结果影响较大，而大部分失效模式对其影响较小，可以忽略不计。设某桥梁结构的基本随机变量为X1、X2、…......
2023-09-19
桥梁可靠度分析：简化Brotonne斜拉桥结构
【摘要】：法国Brotonne斜拉桥主跨320m，其简化结构如图3.12所示。为验证联合智能算法在斜拉桥的简化结构体系可靠性分析中的可行性，以Brotonne斜拉桥的简化结构为例，计算在承载能力极限状态下斜拉索强度失效和主梁弯曲失效的结构体系可靠度。图3.12Brotonne斜拉桥的构件编号图图3.12中的“3×37”表示拉索间距为37m，共3段间距。图3.13Brotonne斜拉桥的失效树和计算图最后由图3.13所示的失效树与串并联关系计算图可计算出体系可靠指标上下限分别为3.1571和3.1103。
法国Brotonne斜拉桥主跨320m，其简化结构如图3.12所示。文献［1］研究过该斜拉桥简化结构的可靠度，该简化结构是斜拉桥的代表性简化结构。为验证联合智能算法在斜拉桥的简化结构体系可靠性分析中的可行性，以Brotonne斜拉桥的简化结构为例，计算在承载能力极限状态下斜拉索强度失效和主梁弯曲失效的结构体系可靠度。
图3.12 Brotonne斜拉桥的构件编号图（单位：m）
图3.12中的“3×37”表示拉索间距为37m，共3段间距。随机变量参数如文献［12］所示，假定主梁正负抵抗弯矩均为Mb，拉索强度Tb为其成桥索力的2.5倍。不考虑拉索垂度和主梁的压弯效应，斜拉索强度失效和主梁弯曲失效的功能函数表达式为：
Zi＝Mb-Mi（Pw，Q，δ，E，I） （i＝1，…，19） （3.12）
Zj＝Tb-Tj（Pw，Q，δ，E，I） （j＝20，…，35） （3.13）
式中，Mi和Tj分别代表第i个截面处的主梁弯矩和第j个斜拉索的索力；Pw和Q分别为汽车荷载和不平衡荷载；δ为温差引起的拉索位移；E和I分别为主梁弹性模量和抗弯惯性矩。当主梁弯曲失效后，即认为结构体系失效；当拉索失效后，发生脆性破坏，直接删除相应的索单元。由于结构在对称荷载作用下，对称节点的内力高级相关，因此在第一轮筛选中，忽略编号为14和15的节点失效。采用本书提出的联合智能算法可得到该结构的三级失效树，如图3.13所示。
图3.13 Brotonne斜拉桥的失效树和计算图
最后由图3.13所示的失效树与串并联关系计算图可计算出体系可靠指标上下限分别为3.157 1和3.110 3。由失效树可知，该斜拉桥简化结构的主要失效路径为塔梁交界处主梁弯曲失效、主梁跨中弯曲失效，以及中跨斜拉索强度失效导致主梁跨中弯曲失效等。采用本书所提出的联合智能算法识别出了Brotonne斜拉桥简化结构的主要失效路径，并通过串并联关系计算了体系可靠度。本算例仅考虑在静力荷载作用下由于斜拉索失效引起主梁弯曲的体系失效，没有考虑主塔的弯曲失效及动力荷载效应，但已验证了本书提出的联合智能算法的可行性。
有关桥梁可靠度分析方法与应用的文章
- 详细阅读
-
混凝土斜拉桥可靠度分析详细阅读
为了表明ASVR算法在实际工程中的应用，选取主跨为420m的预应力混凝土斜拉桥为工程背景。图4.19CNA34拉索失效前后CNA33索力响应面图4.20斜拉桥的3层失效树斜拉索在运营期会出现抗力随时间的增长而退化的现象，锈蚀和疲劳是拉索抗力退化并导致拉索强度失效的主要因素。图4.21斜拉索锈蚀和疲劳对可靠度影响ECBA34表示北塔岸侧34号斜拉索失效事件；ECBA33为条件概率事件，表示北塔岸侧34号斜拉索失效后33号斜拉索失效事件。......
2023-09-19
-
桥梁可靠度分析方法-桥梁可靠度分析方法与应用详细阅读
静定桁架就属于这种结构体系，单元逻辑图如图4.2所示。因尔，从体系可靠度的角度来看，实际的桥梁应尽量避免做成静定结构，条件允许时，应做成具有适当冗余度的超静定结构。超静定结构就是具有这种特性的结构体系。......
2023-09-19
-
桥梁可靠度分析与应用详细阅读
BS5400规范［4］将常幅疲劳极限ΔσL定义为当循环次数N＝107时对应的容许应力幅值。BS5400规范对不同细节S-N曲线参数规定如表8.1所示。表8.1BS5400规范对疲劳细节S-N曲线参数表8.2BS5400规范的部分疲劳细节分类BS5400规范的特点是规定了常幅疲劳极限，并且基于概率水平给出了结构构造细节在5种失效概率下的S-N曲线。......
2023-09-19
-
桥梁可靠度分析：失效概率与可靠性详细阅读
工程结构可靠度是指在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。结构的失效概率是指结构不能完成预定功能的概率，用Pf表示。结构可靠度分析的依据就是根据结构的极限状态计算结构的失效状态的概率。假定式所述两个随机变量的均值和标准差分别为μR、μS和σR、σS，且随机变量均服从正态分布，由此可以获取Z的概率密度函数。......
2023-09-19
-
优化结果分析-桥梁可靠度分析方法与应用详细阅读
取目标体系可靠指标β0＝2，截面及荷载变异系数均为ξ＝0.1，遗传算法优化结果如图5.7所示。图5.7遗传算法迭代过程图由图5.7所示桁架结构遗传算法优化过程可以看出，在第40次种群迭代时，适应度值已经稳定并达到收敛，表明优化过程稳定，优化结果可靠。表5.3不同方法优化结果由表5.3所示的不同体系可靠度约束优化结果可以看出，体系可靠性优化后结构的重量较常规优化方法的大。......
2023-09-19
-
桥梁可靠度分析：失效模式识别详细阅读
桥梁结构体系主要失效模式识别方法有两个核心内容，首先是要识别结构的失效状态逐步转移；其次是形成整个结构的失效树。Thoft-Christensen［9］认为约界可以限制分支的操作，它的目的就是将失效树的主干和主枝逐个识别出来，以便组合起来进行体系可靠度的计算。董聪等［11］提出的修正β约界法是工程上较实用的一种方法。修正β约界法的基本原理是，假定由n个单元组成的结构体系中，有r1，r2，…......
2023-09-19
-
桥梁可靠度分析中的Possion假定详细阅读
定义若r＞3，则无论结构的响应是宽带过程还是窄带过程，Possion假定均能满足精度要求。下面给出考虑密集车辆占有率的Possion假定动力可靠度表达式：由式可计算出界限跨越率和考虑车辆运行状态的大跨度桥梁位移动力可靠度。......
2023-09-19
相关推荐