【博士】斜拉橋結(jié)構(gòu)體系使用安全性評(píng)估理論與方法研究【2006】

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　　學(xué)科專(zhuān)業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)　　學(xué)位年度： 2006年　　我國(guó)現(xiàn)有服役斜拉橋近百座。舊有的斜拉橋結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中由于不利作用致使存在各種缺陷和損傷，且具有一定的普遍性，直接影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性以及使用壽命。對(duì)此，工程界和交通主管部門(mén)迫切需要解決斜拉橋結(jié)構(gòu)體系使用安全的評(píng)估問(wèn)題。本文針對(duì)既有斜拉橋結(jié)構(gòu)的使用特點(diǎn)，在研究評(píng)估荷載概率模型和抗力退化概率模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用結(jié)構(gòu)可靠性理論，對(duì)斜拉橋使用安全的概率性評(píng)估方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，主要工作包括以下幾個(gè)方面：　　(1)在查閱大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)斜拉橋結(jié)構(gòu)的使用現(xiàn)狀、損傷成因以及基于結(jié)構(gòu)體系可靠性理論的評(píng)估方法進(jìn)行了系統(tǒng)的回顧和總結(jié)。討論了斜拉橋結(jié)構(gòu)體系使用安全可靠性分析的評(píng)估特點(diǎn)，提出了基于結(jié)構(gòu)時(shí)變可靠性理論和結(jié)構(gòu)體系可靠性理論定量分析斜拉橋結(jié)構(gòu)使用安全的評(píng)估思想和理論框架?！　?2)鑒于現(xiàn)有斜拉橋在使用過(guò)程中的交通狀況和使用環(huán)境相對(duì)于擬建橋梁表現(xiàn)出許多的復(fù)雜性和特殊性，在充分分析現(xiàn)有橋梁荷載的特點(diǎn)后，研究了評(píng)估中恒載效應(yīng)的分析依據(jù)、交通流量的數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)分析、評(píng)估荷載的取值、荷載效應(yīng)隨機(jī)過(guò)程模擬等問(wèn)題，建立評(píng)估荷載的概率模型?！　?3)以現(xiàn)有斜拉橋結(jié)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果為依據(jù)，研究斜拉索的抗力時(shí)變模型。分析影響斜拉索強(qiáng)度和斜拉索退化的重要因素，討論因拉索銹蝕導(dǎo)致的材料性能退化?；趯?shí)橋的檢測(cè)結(jié)果，應(yīng)用拉索銹蝕的模擬方法和鋼絲銹蝕導(dǎo)致鋼絲強(qiáng)度變化的力學(xué)分析模型，研究在不修復(fù)情況下構(gòu)件抗力的退化應(yīng)該滿(mǎn)足的基本條件，采用非平穩(wěn)正態(tài)隨機(jī)過(guò)程模型作為抗力退化的概率模型，確定斜拉橋拉索構(gòu)件生命過(guò)程中抗力的均值函數(shù)和方差函數(shù)，并建立了一座實(shí)橋的拉索的抗力退化概率模型?！　?4)在評(píng)估荷載概率模型和拉索抗力退化模型研究的基礎(chǔ)上，采用Monte．Carlo直接抽樣方法和時(shí)段條件概率原理，提出了斜拉橋結(jié)構(gòu)可靠性分析的全隨機(jī)過(guò)程分析方法，進(jìn)行斜拉橋的時(shí)變可靠度計(jì)算與分析，研究正常使用狀態(tài)下斜拉索的可靠度指標(biāo)隨時(shí)變化的規(guī)律。并為斜拉橋結(jié)構(gòu)體系使用安全的可靠性評(píng)估奠定基礎(chǔ)?！　?5)分析組成斜拉橋構(gòu)件功能失效的判據(jù)、結(jié)構(gòu)體系可靠性分析模型以及系統(tǒng)綜合失效概率的估計(jì)方法等問(wèn)題。將模擬算法和∥約界方法相結(jié)合，提出了識(shí)別斜拉橋結(jié)構(gòu)體系主要失效模式的新算法，應(yīng)用該方法有效識(shí)別斜拉橋結(jié)構(gòu)體系在正常使用荷載作用下的主要失效模式，基于此，計(jì)算和分析結(jié)構(gòu)體系在不同級(jí)別上的綜合失效概率，并研究其可靠性指標(biāo)的歷時(shí)變化規(guī)律?！　?6)在上述研究成果的基礎(chǔ)上，運(yùn)用可視化功能和運(yùn)算功能較好FortranPowerStation初步編制了基于時(shí)變可靠度的計(jì)算實(shí)用程序，并成功地利用本程序?qū)σ蛔F(xiàn)有大跨度混凝土斜拉橋進(jìn)行了使用安全評(píng)估，取得了令人滿(mǎn)意的結(jié)果?！　?

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