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
连续刚构桥的可靠度分析方法与应用
【摘要】：图3.14主梁截面图为减少计算量，只取主跨的单幅桥进行计算。表3.4系数随机变量分布成桥后的随机变量需要考虑到活载Q2对结构的影响，拟合出的失效模式功能函数为：本章采用响应面法对某高墩大跨连续刚构进行了体系可靠度计算分析。该算例在分析的响应面方法、结构有限元分析和结构可靠度理论的基础上，实现了连续刚构桥的体系可靠度分析。
以雅泸高速公路荥经段的腊八斤特大桥为工程背景，进行体系可靠性分析。该特大桥因跨越腊八斤沟而命名，主梁标高不受水位限制，主要由路线标高确定。主跨为分离式变截面连续刚构，全桥跨径组合为：105+2×200+105（m），主跨全长610m。主跨上部结构主梁采用预应力单箱单室箱形截面（如图3.14），全预应力混凝土结构，混凝土等级为C60。下部结构主墩采用分幅式钢管混凝土叠合柱（简称CFST，如图3.15），其构造为：箱形四个边每边由4根直径为1 320mm的钢管定位，每根管内灌注C80混凝土，钢管混凝土柱间用不同类型的型钢焊接，最后由C30混凝土外包成类似箱形截面。
图3.14 主梁截面图（单位：cm）
为减少计算量，只取主跨的单幅桥进行计算。通过有限元软件MIDAS／Civil建立了全桥有限元模型。全桥划分为249个节点，243个单元，如图3.16所示。图中数字表示单元编号。
该桥梁的下部结构主墩为CFST叠合墩，现场施工照片见图3.17，在有限元软件中通过施工阶段联合截面来实现模拟，见图3.18。由于软件无法建立组合截面的变截面组，所以将墩的变截面简化为等截面。下部结构施工时，先架设四根钢管，再分别灌注C80核心混凝土，最后灌注C30外包混凝土。
根据该桥梁的结构形式确定其潜在失效模式，本书采用两种失效模式，其一为10＃墩轴心受压失稳失效，其二为混凝土由于荷载作用导致弯曲强度失效。轴心受压稳定性失效的功能函数可近似表示为：
图3.15 CFST主墩截面图
图3.16 全桥有限元模型
式中，R为由轴心受压构件计算的临界承载力；NG和NQ分别为主梁自重和活载对墩产生的压力；KR1为稳定性抗力计算不确定性系数；KG＝G／GK（G为实际的构件重，GK为现行规范规定的构件标准重）；i＝（1，2），KQ1和KQ2分别为施工荷载不确定性系数和运营期等效活载不确定性系数；E、I分别为主墩截面的弹性模量和抗弯惯性矩；H为主橔的高度；NKG和NKQi分别为标准构件自重作用下和活载作用下主墩的轴压力。
图3.17 CFST高墩实体图
图3.18 CFST叠合墩单元图
根据应力限值准则，应力失效的功能函数可表示为：
g（X）＝σR-σ＝σR-σ（γ，E，ξ，Qi） （3.15）
式中，σR为应力限值；σ为成桥后单元应力，这里只考虑等效容重γ、等效弹性模量E、预应力管道摩擦系数ξ、施工荷载Q1或等效汽车荷载Q2等5个随机变量对主梁单元应力的影响。KR2、KR3为主梁C60混凝土的轴心抗压强度、轴心抗拉强度不确定性系数；KE和Kξ分别为等效弹性模量和预应力管道摩擦不确定性系数；KR1表示主墩稳定失效的不确定性系数。各系数随机变量的分布参数如表3.4所示。
表3.4 系数随机变量分布
成桥后的随机变量需要考虑到活载Q2对结构的影响，拟合出的失效模式功能函数为：
本章采用响应面法对某高墩大跨连续刚构进行了体系可靠度计算分析。首先，通过MIDAS／Civil有限元软件建立了全桥模型，通过荷载组合计算关键截面应力数据；其次，选取影响应力变化的关键因素，并寻找其参数分析数学特征；然后，通过改变计算模型中的参数数据得出关键截面应力数据，运用改进的二次序列响应面法，通过MATLAB拟合出选定截面的功能函数；最后，由可靠度计算器计算出各功能函数及体系可靠度上下限。该算例在分析的响应面方法、结构有限元分析和结构可靠度理论的基础上，实现了连续刚构桥的体系可靠度分析。
有关桥梁可靠度分析方法与应用的文章
- 详细阅读
-
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
-
可靠指标计算方法-桥梁可靠度分析方法与应用详细阅读
在得出疲劳功能函数和随机变量的概率分布特征之后，可采用一定的可靠度方法计算可靠指标。针对本书已经建立的显式功能函数，其非线性次数较高，若采用传统的一次二阶矩法，则计算出的可靠指标有较大的误差，因此，本书选取了计算精度较高的Monte Carlo抽样方法。可靠指标的计算可采用MATLAB语言编制的“具有显式功能函数的结构可靠度计算软件V1.0”［15］和“复杂结构可靠性分析软件V1.0”［16］等软件进行计算。......
2023-09-19
-
桥梁可靠度分析方法—综述与应用详细阅读
把结构可靠度引入到工程结构优化设计数学模型中，根据现有的资源及结构功能要求，选取合适的目标可靠指标为约束条件，并采用遗传算法求解，既可以实现此类工程结构优化设计，又能保证结构在使用过程中的安全性。文献［8］建立了半刚性连接框架的拓扑模型，并结合遗传算法进行了基于体系可靠度的结构优化设计，认为不考虑可靠度的优化设计结构存在安全隐患。......
2023-09-19
-
桥梁可靠度分析方法及应用详细阅读
Rocco等［4］提出了联合SVM和MCS求解结构可靠度的方法。SVM在结构体系可靠度分析中的应用较少。为了发展工程结构体系可靠度理论与方法在桥梁安全评估中的应用，本章将建立桥梁结构体系可靠度分析的简化模型，总结现有结构体系可靠度分析方法，提出基于支持向量机的桥梁结构可靠度分析方法，最后采用两个算例分析表明支持向量机在桥梁结构体系可靠度评估中的应用。......
2023-09-19
-
桥梁可靠度分析方法与应用：突破破坏准则详细阅读
首次超越破坏表示为结构的动力响应首次超越临界值或安全界限的事件。下面以单侧界限为例对首次超越破坏模型进行阐述。根据随机过程定义，式又可表示为：Pr＝P｛max［x］≤b，0＜t≤T｝式中，max［x］为时间（0，T］内随机过程x（t）的最大值。直接求解式较为困难，可以通过对界限的交叉次数进行统计分析。该公式为基于首次超越破坏准则的结构动力可靠度分析奠定了基础。......
2023-09-19
-
桥梁可靠度分析方法与应用-验算点法详细阅读
针对中心点法计算精度较低的问题，Hasofer和Lind等提出了验算点法［2］。图2.1当量正态化示意图图2.2n维空间的极限状态曲面图假设受n个非正态分布随机变量影响的结构极限状态方程为：Z＝g（X1，X2，…由公式（2.3）、和联立可求解可靠指标β和验算点。值得注意的是，在由Newton迭代法求出β值后，按式计算原坐标系中的验算点时，应区分正态分布和非态分布参数的μXi值。......
2023-09-19
-
桥梁可靠度分析方法应用：支持向量回归详细阅读
支持向量机是由Vapnik［7］提出的一种机器学习方法，主要有支持向量分类和支持向量回归两种算法。由于SVR是目前结构可靠度分析中的一种较为新颖的方法，下文将简单介绍SVR在结构响应函数拟合应用中的相关理论。SVR学习理论主要是通过如式（3.2）所示的ε敏感函数［8］来控制SVR模型的拟合误差。由式（3.5）可得到SVR模型的函数表达式：为了提高建立SVR模型的效率与精度，可通过对输入样本点及SVR模型参数进行优化。......
2023-09-19
相关推荐