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基于概率理论的既有桥梁承载力评估方法研究

作　者: 索清辉
导　师: 钱永久
学　校: 西南交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 既有桥梁结构剩余寿命时变可靠度评估经济优化维修加固
分类号: U441.2
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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引　用: 5次
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内容摘要

既有结构的可靠性评估、维修改造与加固已引起人们的普遍重视,成为工程结构领域的重要研究方向。针对钢筋混凝土公路桥梁安全可靠性评估方面,本文主要做了如下的工作: 1、总结拟建结构与既有结构的区别和联系,在分析既有结构特点的基础上,通过将抗力和荷载效应的随机变量化,给出了一个计算服役结构时变可靠指标的方法。应用该方法分析抗力衰减模式、可变荷载增大趋势对可靠指标的影响;利用给出的时变可靠指标计算公式,分析了验证荷载、结构已服役时间以及后继服役期等因素对结构可靠指标的影响; 2、用泊松随机过程模拟对结构产生显著作用的可变荷载,考虑抗力随时间的变化,给出了基于随机过程理论的工程结构时变失效概率计算公式;利用该公式定性的分析了抗力衰减程度、荷载平均发生率以及结构服役时间对失效概率的影响; 3、以现行公路桥梁设计规范为基础,依据:后继服役期超越评估荷载的概率等于设计使用期超越设计荷载的概率,给出了既有公路桥梁安全可靠性评估时可变荷载取值的修正系数;建立了半随机的时变可靠度计算模型,提出了计算既有结构剩余寿命时可变荷载取值进行修正的“迭代”方法; 4、在结构安全可靠指标临界值以及服役环境确定的情况下,通过给出的时变可靠指标公式计算服役结构的使用寿命,并编制程序计算服役结构的时变可靠指标; 5、基于可靠性理论和风险—效益理论,以安全可靠指标和经济优化为控制条件,计算既有结构构件在维修前的优化剩余使用寿命;由于既有结构构件的优化维修时间的确定应该以维修前的剩余使用寿命为基础,本文给出了既有结构构件在不同时间点进行维修可获得的最大净效益,通过比较得出既有结构构件的优化维修时间。 6、通过一座实桥的检测与评估工作验证了本文研究工作的实施方法和过程。

全文目录

第1章绪论  12-29
  1.1 研究背景及意义  12-14
  1.2 工程结构鉴定评估方法的发展过程  14-17
  1.3 可靠度理论的发展  17-20
  1.4 既有结构与拟建结构的区别与联系  20-21
  1.5 既有结构可靠性评估理论的研究现状  21-27
  1.6 本文的主要研究内容  27-29
第2章时变可靠度计算模型的建立  29-50
  2.1 引言  29-32
  2.2 时变失效概率的求解方法  32-35
  2.3 结构服役荷载分布模型的确定  35-39
    2.3.1 服役结构可靠性评估时恒荷载分布的确定  35-36
    2.3.2 服役结构可靠性评估时汽车荷载分布的推断  36-39
  2.4 服役结构可靠性评估时抗力的推断  39-44
    2.4.1 影响钢筋混凝土结构抗力因素  39-43
    2.4.2 抗力衰减模型简化  43-44
  2.5 时变可靠指标影响因素分析  44-50
第3章基于随机过程理论的时变可靠度计算模型  50-58
  3.1 前言  50-51
  3.2 公路桥梁结构汽车荷载随机模型分析  51-54
  3.3 结构时变失效概率公式  54-58
第4章影响时变可靠指标因素的分析  58-68
  4.1 影响既有结构的抗力分布的因素  58-59
  4.2 验证荷载实验对结构可靠度评估结果的影响  59-62
  4.3 服役荷载对既有结构可靠性评估结果的影响  62-68
第5章基于设计规范的评估方法  68-79
  5.1 引言  68-70
  5.2 评估荷载取值研究的现状  70-71
  5.3 既有公路桥梁评估时可变荷载的取值  71-75
    5.3.1 人群荷载按10m统计结果分析  72-73
    5.3.2 人群荷载按2m~2统计结果分析  73-74
    5.3.3 风荷载修正系数的确定  74-75
    5.3.4 车辆荷载修正系数  75
  5.4 服役结构可靠性评估时恒荷载取值的确定  75-79
第6章既有结构剩余使用寿命的预测  79-83
  6.1 临界可靠指标的确定  79
  6.2 既有结构满足安全可靠指标情况下的剩余寿命预测  79-80
  6.3 剩余寿命评估时可变荷载取值的迭代法  80-83
第7章优化理论在既有结构可靠性理论中的应用  83-89
  7.1 前言  83-85
    7.1.1 T_β的计算  84
    7.1.2 T_c的计算  84-85
  7.2 既有结构构件优化维修时间的确定  85-87
    7.2.1 检测后(T时刻)进行维修  85-86
    7.2.2 时刻(T+T_(remain))进行维修  86-87
    7.2.3 时段(T，T_(remain))之间时进行维修  87
  7.3 考虑经济优化对荷载实验的分析  87-89
第8章实桥检测及基于概率理论的评估方法应用  89-116
  8.1 工程简介  89-90
  8.2 检测目的及内容  90-91
  8.3 检测结果与分析  91-108
    8.3.1 结构几何尺寸和拱轴线测量结果  91-95
    8.3.2 结构表观状况及各类病害的检测结果  95-99
    8.3.3 桥梁结构混凝土品质和性能的检测结果  99-103
    8.3.4 桥梁结构混凝土中钢筋的分布及锈蚀状况检测结果  103-107
    8.3.5 九眼桥检测结果综合评价  107-108
  8.4 九眼桥结构承载能力验算  108-109
  8.5 概率理论为基础的九眼桥承载能力评估  109-115
  8.6 基于概率理论对既有结构承载能力评估的基本流程  115-116
结论  116-119
致谢  119-120
参考文献  120-134
附录  134-139
攻读博士学位期间发表的论文及参加的科研项目  139

基于概率理论的既有桥梁承载力评估方法研究

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