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基于动态可靠度的在役桥梁加固剩余寿命研究

作　者: 李世伟
导　师: 袁卫宁
学　校: 长安大学
专　业: 结构工程
关键词: 动态可靠度 BP神经网络加固剩余使用寿命
分类号: U445.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

改革开放后，我国基础建设进入快速发展阶段，并取得举世瞩目的成就，截止到2011年底我国高速公路通车里程已达8.5万公里。桥梁作为交通控制性工程在公路、铁路建设中具有重要地位。随着桥梁结构服役年限的增长，受结构材料自身强度退化及其周围环境影响，结构不可避免发生损伤造成承载力不足、可靠度降低。为了科学决策对受损桥梁的处理，需要对其进行外观检测、承载力评估并确定其动态可靠度，并积累同类型桥梁结构经验。本文以某预应力混凝土简支空心板桥为研究对象，预应力混凝土简支空心板桥具有构造简单、施工方便、建筑高度小等优点，在我国公路中小跨径桥梁建设中得到广泛应用。首先对其受损状况进行检测，了解其病害及真实材料强度，然后对其使用期可靠度进行计算，初步评定其承载力等级，得出需要加固维修的结论。分析总结常用结构可靠度计算理论优缺点及计算方法，鉴于桥梁结构可靠度计算的复杂因素，本文提出一种易于推广的可靠度计算方法。以桥梁实例作为背景，选择承载力极限状态建立功能函数。借助数学软件Matlab产生结构抗力及荷载效应随机数，利用软件自带的工具箱建立BP神经网络，通过试算确定训练参数并对神经网络进行训练，得到承载力极限状态显式表达式，利用JC法计算可靠指标。30组验算结果表明：此法计算复杂结构可靠度准确性高、实用性好。本文最后对桥梁加固方案做了分析，提出综合加固补强措施，根据加固方案对结构抗力模型进行了修正，得出桥梁加固后的可靠度，从而证明加固方法的合理性和有效性。通过对桥梁加固后全程动态可靠度作分析，预测加固后桥梁的剩余使用寿命。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 本文研究背景  9-12
  1.2 可靠度研究现状及发展趋势  12-14
    1.2.1 工程结构可靠度研究现状  12-13
    1.2.2 发展趋势  13-14
  1.3 本文主要内容和意义  14-16
    1.3.1 主要研究内容  14-15
    1.3.2 主要研究目的和意义  15-16
第二章在役桥梁可靠度分析  16-47
  2.1 结构可靠度分析基本理论  16-22
    2.1.1 三种极限状态及状态方程  16-18
    2.1.2 结构可靠度近似计算方法  18-22
  2.2 桥梁构件抗力衰变特征及作用概率模型  22-26
    2.2.1 桥梁抗力时变模型  22-25
    2.2.2 桥梁结构作用概率模型  25-26
  2.3 已有可靠度分析程序  26-30
    2.3.1 基于 ANSYS 的结构可靠度分析  27-28
    2.3.2 基于其他应用程序的结构可靠度分析  28-30
  2.4 基于 BP 神经网络的桥梁可靠度分析  30-45
    2.4.1 BP 神经网络模型简述  30-32
    2.4.2 基于 BP 神经网络的可靠度计算实例  32-45
  2.5 小结  45-47
第三章加固后桥梁可靠度分析  47-59
  3.1 桥梁加固工程简述  47-50
  3.2 空心板梁桥加固后抗力模型修正  50-58
    3.2.1 加固后构件斜截面抗剪承载力计算理论  50-52
    3.2.2 加固后抗力模型修正  52-54
    3.2.3 加固后可靠度计算  54-58
  3.3 小结  58-59
第四章加固后结构剩余寿命预测  59-68
  4.1 概述  59-60
  4.2 预应力混凝土桥梁使用寿命预测准则  60-62
    4.2.1 碳化寿命准则  60
    4.2.2 钢筋脱钝寿命理论准则  60-61
    4.2.3 混凝土开裂寿命理论准则  61
    4.2.4 抗力寿命理论准则  61-62
  4.3 基于时变可靠度的寿命预测方法理论  62-63
  4.4 基于时变可靠度的寿命预测方法步骤  63-66
  4.5 小结  66-68
结论与展望  68-71
  结论  68-69
  展望  69-71
参考文献  71-74
致谢  74

基于动态可靠度的在役桥梁加固剩余寿命研究

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