PC梁全寿命可靠度随机过程演化研究

摘要

目前各国都在进行相关结构可靠性的方法研究并逐步纳入规范，但现今通行的极限状态法仍然只是半经验半概率的方式，直接取用各变量的分项系数来考虑不确定性。显然真正有精确度的方法应是在求解结构的失效概率时采用多重积分的方法，但大多数基本变量很难确定其实际的概率分布和随机过程，因此求解起来非常困难，精度和可行性都不高，从而导致了设计、施工、运营过程中对结构的可靠度评估不足，影响对结构实时性能的正确判定。
　　当前可靠度研究方法的共同特色都是通过结构反应量的数值特征来反映随机结构的概率特征，因此需要全面反映结构反应量的概率信息，而现行随机结构分析方法在这一块远不能满足实际需求。首先，目前还没有大量有效的实桥抗力统计资料作为分析的数据基础；另一方面，必须结合有效的计算方法处理各变量的随机过程，利用己有的结构分析程序建立相应的随机过程计算模型和可靠度快速评估软件，目前还没有将现有有限元软件和计算机程序相结合去实现；再者，对于运营期的时变可靠度，在没有全面有效的实桥运营期荷载的前提下，很少有人基于模型试验来完成。
　　本文基于结构可靠度理论，依托江西省交通运输厅科技项目“混凝土结构全寿命可靠度随机过程演化研究”（2012C0013），通过大量调研、模型试验与数值仿真，研究在役预应力混凝土桥梁可靠度分析中各影响因素的评判模型；设计模型试验来对结构有限元模型进行修正和验证；然后用概率模型来建立各失效模式的功能函数，对功能函数里的各参数进行敏感性分析，从而为以后的设计和施工提供指导意见。
　　取得的主要成果有：
　　（1）通过大量调研获得大量的实桥的几何参数和材料性能数据，利用数理统计的方法统计得到了各参数的分布类型和统计参数；
　　（2）建立了预应力混凝土T梁三维实体仿真有限元结构分析模型，并通过模型试验对有限元模型进行了验证和修正。通过有限元模型确定各控制截面的失效模式，进而确定了抗弯承载力可靠度分析的功能函数；
　　（3）基于可靠度基本理论和计算方法开发了预应力混凝土T梁全寿命可靠度评估软件VCansys；
　　（4）基于VCansys做了实桥设计阶段的可靠度分析，对各参数进行了敏感性分析，得出各参数对设计阶段结构可靠度影响程度的大小，其中可靠度对预应力钢绞线面积和预应力筋的抗拉强度最为敏感；
　　（5）基于模型试验进行运营阶段结构可靠度计算模型研究与求解，分别获得了考虑抗力损失和不考虑抗力损失情况下桥梁运营阶段的“时间-可靠度指标”关系曲线，分析得到了基准期内 T梁时变可靠度衰减规律；计算了时变模型中各变量衰减时的时变可靠度指标，得出了各变量的影响规律。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 桥梁可靠度研究现状

1.3 论文主要工作

第2章 全概率可靠度基本理论及计算软件介绍

2.1 全概率方法的特点

2.2 可靠度基本概念

2.3 可靠度的几种实用计算方法

2.4 预应力混凝土T梁全寿命可靠度评估软件（VCansys）

2.5 本章小结

第3章 预应力混凝土T梁设计阶段可靠度分析

3.1 工程概况

3.2 预应力混凝土抗弯承载力可靠度分析

3.3 随机变量敏感性分析

3.4 本章小结

第4章 预应力混凝土T梁运营阶段可靠度分析

4.1 功能函数

4.2 桥梁荷载效应模型

4.3 桥梁抗力时变模型

4.4 预应力混凝土T梁运营期可靠度计算

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 本文主要结论

5.2 创新点

5.3 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目

附录 抗力统计参数原始数据