既有钢筋混凝土桥梁模糊时变可靠性与承载力评估研究

摘要

既有钢筋混凝土桥梁的时变可靠性分析与评估，是目前桥梁工程界亟待解决的问题。本文结合既有钢筋混凝土桥梁结构的特点，研究了既有钢筋混凝土桥梁构件抗力模糊时变概率模型、荷载模糊概率模型、模糊时变可靠性以及主要构件承载力评估等问题，主要研究内容包括以下几个方面：1)基于一些学者建立的钢筋截面积和钢筋强度、混凝土强度时变模型，进一步考虑模糊性引入阈值，从而建立了钢筋截面积、钢筋强度、混凝土强度模糊时变概率模型。在此基础上推导了抗力均值模糊随机时变函数和标准差模糊随机时变函数，从而得出抗力模糊时变概率模型。 2)针对既有桥梁自重标准值、分布统计参数受很多因素的影响难以用确定性的量值加以准确描述的特点，本文通过将恒载概率模型用模糊正态分布来描述，把既有桥梁恒载的均值和标准差作为模糊随机变量来考虑，利用选取的模糊隶属函数中阈值α的取值变化，来解决既有桥梁恒载分布的统计参数同拟建桥梁相比发生变异的问题。 3)为使既有桥梁车辆荷载效应特性更接近实际，在将车辆荷载效应随机过程转化为目标基准期内最大值分布随机变量时，通过更改设计基准期的时间区域为评估目标期，在评估目标期内车辆荷载效应最大值分布采用模糊极值Ⅰ型分布，参数采用模糊随机变量形式来进行处理，用随时间变化的隶属函数进行描述，对车辆荷载效应特性进行修正。 4)考虑抗力和车辆荷载效应模糊时变性，以及恒载和失效准则的模糊性，针对既有混凝土桥梁模糊时变可靠性计算的特点，将既有钢筋混凝土桥梁看成串联系统，建立了桥梁结构承载能力模糊极限状态方程，将JC法进行改进计算模糊时变可靠指标β(t)，并编制相应计算程序分析桥梁使用期内的模糊时变可靠指标随时间和阈值α的变化情况。 5)基于模糊数学理论与层次分析(AHP)法相结合原理，把影响既有桥梁构件承载力的既相互关联又相互制约的不确定因素系统化，通过模糊隶属函数将定性描述定量化，从而计算出综合折减系数，再与不考虑材料老化与损伤的有限元计算结果相结合来估算既有钢筋混凝土桥梁构件承载力。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2立题背景和研究意义

1.3既有桥梁结构可靠性与评估研究的历史和现状

1.3.1基于可靠度理论的既有桥梁可靠性与评估研究

1.3.2基于模糊数学理论的既有桥梁可靠性与评估研究

1.3.3基于设计规范的既有桥梁评估研究

1.3.4既有桥梁可靠性与评估研究方法存在的问题

1.4本文研究思路和主要内容

1.5本章小结

第二章既有钢筋混凝土桥梁构件抗力模糊概率模型

2.1引言

2.2影响既有钢筋混凝土桥梁抗力的不确定因素

2.3模糊随机变量与模糊随机过程

2.3.1模糊随机变量

2.3.2模糊随机过程

2.4抗力基本参数非平稳模糊概率模型

2.4.1钢筋截面积模糊时变模型

2.4.2锈蚀钢筋强度模糊时变模型

2.4.3混凝土强度模糊时变模型

2.5抗力时变模糊概率模型

2.6实例分析

2.7本章小结

第三章既有钢筋混凝土桥梁荷载模型

3.1引言

3.2荷载与荷载效应

3.3既有桥梁恒载模型

3.4既有桥梁车辆荷载模型

3.5本章小结

第四章既有钢筋混凝土桥梁模糊时变可靠性分析

4.1引言

4.2模糊随机功能函数与模糊随机极限状态方程

4.3模糊时变可靠度和模糊时变可靠指标概念

4.4模糊时变可靠性分析

4.5模糊时变可靠指标计算的改进JC法

4.6实例分析

4.6.1工程概况

4.6.2模糊时变可靠性分析

4.7本章小结

第五章既有钢筋混凝土桥梁构件承载力估算

5.1引言

5.2既有钢筋混凝土构件承载力估算方法

5.2.1综合折减系数γ备择集以及模糊关系矩阵的建立

5.2.2建立综合折减系数γ因素集、确定相应隶属函数

5.2.3影响因素权向量的确定

5.2.4综合折减系数γ及估算结果的确定

5.3实例分析

5.3.1算例(一)

5.3.2算例(二)

5.4本章小结

结论与展望

结论

进一步研究展望

参考文献

致 谢

附 录