无背索斜拉桥承载能力极限状态下的可靠度研究

摘要

在桥梁的设计、施工和管理中,虽然采用均值参数代替本原系统进行确定性分析,概念清晰、设计简单,但是桥梁中存在着大量的不确定性、随机性的因素,这样一来就覆盖了这些随机因素的影响,容易对结构产生误判。基于概率理论的可靠度设计方法考虑了大量的不确定性、随机性的因素,有效的解决了上述问题,我国《工程结构可靠度设计统一标准》(GB50153-2008)也明确提出工程结构设计宜采用以概率理论为基础的极限状态设计方法。本文将可靠度理论与有限元计算的结果相结合,对无背索斜拉桥在承载能力极限状态下从构件到系统进行全面的可靠性评价。主要的研究内容如下:
　　1、从构件和系统两个方面提炼当前可靠度研究的基本理论,从承载能力极限状态、正常使用极限状态、施工期三个方面总结可靠度理论在斜拉桥方面的应用成果。而在无背索斜拉桥在可靠度方面,专门研究分析的资料较少;
　　2、研究了无背索斜拉桥的整体、局部静力平衡的特点以及二者的关系;详细阐述了有限元建模过程中的关键技术,建立基于ANSYS平台的三维有限元模型;
　　3、建立无背索斜拉桥在承载能力极限状态下主梁、斜拉索、索塔的功能函数,分析了主要构件的可靠度指标,并对相应构件进行了参数敏感性分析;
　　4、针对结构失效模式众多的问题,提出利用广义的β约界法与同类单元极限状态方程间相关系数很高可用可靠度指标最小的一个等效代替对结构的等效系统进行简化。最终给出了依托工程简化后的串联、混联等效系统,并计算了它们可靠度指标和失效概率。

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第一章 绪论

1.1研究的背景和意义

1.2结构可靠度理论研究现状

1.3斜拉桥可靠度研究现状

1.4无背索斜拉桥可靠性研究现状

1.5无背索斜拉桥赏析

1.6本文拟解决的工作

第二章 可靠度的相关理论

2.1结构可靠度的相关概念

2.2结构构件的可靠度理论

2.3结构系统的可靠度理论

2.4 本章小结

第三章 无背索斜拉桥的受力特点及有限元模型的建立

3.1无背索部分斜拉桥的受力特点

3.2无背索斜拉桥有限元模型的建立

3.3本章小结

第四章 无背索斜拉桥构件可靠度计算及参数敏感性分析

4.1工程背景

4.2桥梁结构常见作用的随机变量统计

4.3主梁的可靠度及参数敏感性分析

4.4斜拉索可靠度及参数敏感性分析

4.5索塔的可靠度及参数敏感性分析

4.6本章小结

第五章 无背索斜拉桥的系统可靠度分析

5.1串联系统的可靠度分析

5.2混联系统的可靠度分析

5.3本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢