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基于承载力的在役预应力混凝土桥梁动态可靠性评估

作　者: 宋伟伟
导　师: 邬晓光
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 预应力混凝土梁预应力筋承载力神经网络动态可靠度
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在世界性的桥梁结构评定、维修以及加固日益发展的背景下,基于可靠度理论的评估,是在役预应力混凝土桥梁承载力评估方法的一个主要方向。随着预应力混凝土桥梁的发展和应用,开展对已建预应力混凝土桥梁检测和可靠性评估,对提高在役桥梁的承载能力具有重大意义。本文依托河北省内一座连续梁桥为计算分析对象,分析桥梁上部结构在抗弯、抗剪和应力限值三种失效模式下的可靠度,然后给出相对应的承载力评定结论。具体内容如下：首先,从桥梁结构的主要组成材料出发,介绍了规范对各种材料的指标要求,并通过相关试验数据的搜集分析,得出混凝土强度、普通钢筋面积以及预应力筋面积等主要参数对承载力敏感性的影响。其次,在可靠度理论的基础上,阐述了在役预应力混凝土桥梁的可靠性特点,确定了桥梁构件在承载能力极限状态和正常使用极限状态下相对应的失效准则；在文献统计结果的基础上,证明了神经网络技术与响应面法相结合的可用性,并总结了可靠度计算的过程。第三,在连续梁使用过程中,由于材料自身老化和外界环境等因素的影响,结构抗力是随时间不断降低的,因此,在不同时段测得的与结构抗力有关的各参数是随时间变化的。另外,随着超载现象日益加重以及车型的变化,使得荷载效应也是不断变化的。根据现有研究结果,确定了桥梁结构抗力和荷载效应随机过程模型,因而,在某一时间点的实测数据则表现为随机变量。最后,建立可靠指标与承载力评估标准中等级划分之间的联系,提出应将桥梁承载力评定等级与可靠度划分相结合,为在役桥梁可靠性评估提供合理有效的依据。通过一具体实例采用基于神经网络的响应面法对在役桥梁进行可靠度计算,评估该时间点的桥梁可靠性。在本文的结尾部分对研究工作做了简单的总结,给出了一些研究结论,并针对目前的研究情况指出了有待进一步研究和解决的问题。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-20
  1.1 课题研究背景  10-14
  1.2 国内外研究现状与存在问题  14-18
    1.2.1 国外研究现状  14-16
    1.2.2 国内研究现状  16-18
    1.2.3 尚待解决问题  18
  1.3 研究的目的及主要内容  18-19
    1.3.1 研究目的  18
    1.3.2 研究内容  18-19
  1.4 本章小结  19-20
第二章预应力混凝土桥梁承载力影响因素分析  20-29
  2.1 引言  20
  2.2 承载力的定义  20
  2.3 桥梁承载力衰减的影响因素  20-24
  2.4 规范对各参数的要求  24-27
    2.4.1 对混凝土的规定  24-25
    2.4.2 对预应力筋的规定  25-26
    2.4.3 对普通钢筋的规定  26-27
  2.5 各参数对承载力的敏感性分析  27-28
  2.6 本章小结  28-29
第三章桥梁结构可靠性理论  29-42
  3.1 可靠性的基本概念  29-31
    3.1.1 可靠性的定义  29
    3.1.2 可靠性理论发展过程  29-30
    3.1.3 在役桥梁结构可靠性的特点  30
    3.1.4 在役桥梁可靠度计算  30-31
  3.2 在役桥梁结构的失效准则  31-33
    3.2.1 与承载能力极限状态相对应的失效准则  31-32
    3.2.2 与正常使用极限状态相对应的失效准则  32-33
  3.3 桥梁结构构件可靠度计算方法  33-41
    3.3.1 神经网络技术原理  33-35
    3.3.2 响应面法  35-38
    3.3.3 可靠指标的JC法  38-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章在役预应力桥梁动态可靠性分析  42-61
  4.1 影响抗力因素的检测方法  42-48
    4.1.1 混凝土强度检测方法  42-43
    4.1.2 普通钢筋锈蚀检测方法  43-44
    4.1.3 有效预应力检测方法  44-48
  4.2 在役桥梁的动态可靠度  48-54
    4.2.1 在役桥梁的动态可靠性原理  48-49
    4.2.2 在役桥梁结构抗力的随机过程模型  49-52
    4.2.3 在役桥梁结构荷载效应的随机过程模型  52-54
  4.3 影响抗力参数的时变特征  54-55
    4.3.1 混凝土强度时变模型  54
    4.3.2 钢筋锈蚀模型  54-55
  4.4 基于构件可靠度和鉴定标准的桥梁承载力评估  55-60
    4.4.1 目标可靠指标  55-56
    4.4.2 基于承载力的可靠指标与评估等级之间的关系  56-59
    4.4.3 基于可靠度的承载力评估过程  59-60
  4.5 本章小节  60-61
第五章计算实例  61-70
  5.1 工程概况  61
  5.2 可靠性计算  61-68
  5.3 计算结果及分析  68
  5.4 本章小结  68-70
第六章结论及展望  70-72
  6.1 研究结论  70
  6.2 前景展望  70-72
参考文献  72-77
攻读硕士学位期间参加项目  77-78
致谢  78

基于承载力的在役预应力混凝土桥梁动态可靠性评估

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