结构可靠度理论在桥梁工程中的应用
有限元可靠度方法在桥梁工程中的应用
导 计 算 。为 解 决 这 个 问题 ， 多 学 者给 出 了 不 同 的解 决 方 案 。 许
一
种 采 用 响 应面 法 重 构极 限状 态 函 数 【 『 ， 后 再 采 用 一 次 １２ 然 】１
根 据 （） 的 定 义 ， 靠 度 求 解 问题 转 变 为 设 计 验 算 点 １式 可 的求 解 问题 。 当功 能 函数 为 随机 变 量 向量 的 非线 性 函 数 时 ， 设 计 验 算 点 需 要通 过 反复 迭 代 进 行 搜 索 的 。经 典 的 迭 代 算法 是 将 功 能 函 数进 行 Ｘ铂 。 变换 ， 到 如 下 方程 ： 得
。
次 二 阶 矩 算法 是可 靠 度 理 论 的经 典 算 法 ， 随机 变 量 在
．
Ｑ ｌ 一 § 。 ｇ ．
： 在 正态 空 间 中正 则 化ｎ 理 为 后 ， 能 函数 的可 靠 度 指 标 处 ｏ 置 功
可表示为 ：
０ 前 言
新 颁 布 的 《 路 桥 涵 设 计通 用 规 范》（ Ｏ Ｄ６ — ０ ４ 按 公 Ｊ ２ ２ ０） Ｔ 照 《 路 工 程 结 构 可 靠 度 设 计 统 一 标 准》 公 的规 定 ， 用 了 以 结 采 构 可 靠 性 理 论 为 基 础 的概 率 极 限状 态 设 计 法 ， 一 进 步 使 得 这 公 路 桥 涵 结 构 的设 计 更 加 科 学 化 、 理 化 、 准 化 ， 时 也对 合 标 同 桥 梁 工 程 可 靠度 理论 的研 究 提 出了 更进 一步 的要 求 。 在 结 构 可 靠 度 理 论 的 诸 多 算 法 中 ， 次 二 阶 矩 法 因其 算 一 法 简 洁 、 何 意 义 明确 、 算 精 度 满 足 于 大 多 数 工 程 问 题 等 几 计 优 点 ， 为 目前 求 解 结 构 可 靠度 的 主 要 计 算 方 法 之 一 。该 算 成 法 的实 现 要 求 结 构 功 能 函数 对 随 机 变 量 的偏 导 运 算 ， 对 于 但 桥 梁 这 种 较 为 复 杂 结 构 的许 多 问 题 多 是 以 有 限 元 方 法 进 行 分 析 的 ， 致 结 构 功 能 函 数 （ 限状 态 方 程 ） 为 随 机 变 量 的 导 极 成
浅谈结构可靠度下的公路桥梁优化设计
延性 破 坏 构件 Ｂ Ｔ ＝ ３ ． ７ 脆性 破 坏 构件 Ｂ Ｔ ＝ ４ ． ２ 上述 建 议 值 分 别 相 应 于 现 行 公 路 桥梁 结 构设 计 规范 延 性 破 坏
构件和脆性破坏构件可靠指标的下限值 。 针对一级和三级的构件 ， 它的可靠性数值可 以通过分析当前的 别的规定来开展 ，在 目前 已经明确的二级 的前 提下增 多一级减少 Ｏ ． ５ ， 此 规定 还 是项 目的经验 性 规定 。 ４ 以可靠 度 为 背景 的道桥 构 造 的设 计 活动 ４ ． １结 构 优 化模 型 ４ ． １ ． １合 理 的选 取设 计 变 量信 息 般把对设计要求起主要影 响作用 的参数作 为设计变量， 如目 标控制参数（ 结构造价 ｃ １ 和损失期望 Ｃ ２ ） 和约束控制参数ｆ 结构 的 可靠度 Ｐ Ｓ ） ； 把 那 种 对 于设 计 规 定来 说 ， 变动 领 域 不 是很 宽 或 者 是 结 合构造规定或者是部分性的分析就可 以合乎设计规定 的数值 当成 是设定的数值 ， 此举能够有效的降低设计和运算等的活动量。 ４ ． １ ． ２ 确定 目标 函数 般 用全 桥 所设 计 的梁 结 构造 价 之 和作 为 目标 函数 进 行 优化 。 首先 ， 假设所设计 的梁在使用期 内失效概率为 Ｐ Ｆ ， 其失效 以达到或 超过极 限状态为标志， 如果构造受损 的话 ， 就要再次 的分析。所 以 ， 桥梁结构 的可靠度优化设计 问题就归结为寻求一组满足预定条件 的截 面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率 Ｐ Ｆ ， 进而确保费用最
桥 梁结 构 优化 设 计 这 四个 方 面进 行 阐述 。
关键词 ： 桥 梁结构； 结构可靠度 ； 结构设计
在 开展 桥 梁构 造 的设计 的 时候 ， 一 般 是 按 照如 下 的理 念来 开 展 活动 ， 即安稳 ， 节 省 费用 而 且 性 能优 秀 。在 以往 的设 置 工作 中 ， 关 键 是按照定值措施来开展设计 ， 其意义是为 了获取符合设计规定 的最 低 的设 计 ，它 不仅 仅 无 法 描绘 和 分 析 构造 中面 对 的 各项 不 利 现 象 ， 而且也无法体现别 的内容 ，更加 的不能够处理其存在的不利现象。 同时 因 为 很 久 以 来 ， 在 该 项 设 计 活 动进 行 的 时候 ， 过 分 的看 重 其 强 度 内容 ， 不关注持久性特征 ， 关注强度 ， 忽略使用极致模式。关注建 设活动 ， 不重视检修活动 ， 导致存在非常多的不利现象 。 最近一段时 间 中， 我 国 出现 的多 起 不 利 现 象都 是 因 为构 造 损 坏 而 引起 的 ， 进 而 导致构造 的受力性等被影响。所 以为了确保道桥的运作安稳 ， 增加 其使用时间 ， 切 实 的提 升 道 桥 项 目的稳 定 性 和 持 续 性 ， 降 低 存 在 的 不利现象 ， 进而节省后续的维护资金 ， 增 加 对 其 可 靠 性 的 探 索 等 在 道 桥设 计 中 已经成 为 了一 项 要认 真 关 注 的 内容 。 １何 为构 造 的 可靠 性 它是构造的安稳性以及持续性等的集合 。通常 ， 将对稳定性有 作 用 的要 素 分成 结 构 构建 的荷 载效 应 的 Ｒ 和抗 力 Ｓ 。 荷 载在 设 计 基 准期 内有不 同的组合和效应航 力 在材 料性 能 、 几何参数 和计 算模 式下均具有不定性， 所以 ， 在具体状态 中， 我们 只能从概率学上用失 效概率度量结构 的可靠性通 过将抗力和作用效应相互独立 。 结合 当前的统一思想 ， 可靠度是在构造要求 的时 限之 中， 在要 求 背景下 ， 开展好特定功效 的几率。 所谓 的要求时间 ， 具体的说是开 展该项分析 的时候 ， 通过 分析构造 的使用时间 ， 分析多项 变量 和时 间的联系而使用 的最为有效地时间。所谓的要求 的背景 ， 是说构造 在平时的设计 以及建设等 的环境中 ， 也就是说忽略人为的不利现象 的前 提 下 。 ２ 在该 背 景之 中 的道桥 构 造设 计 规 定 可靠度理论下公路桥梁结构设计 的总要求是： 结构的抗力 Ｒ应 大于或等于结构的综合荷载效应 ｓ ， 即Ｒ ｓ 。 在 开展 该 项 可靠 性 的分 析 的 时候 ， 也 就 是 说在 明确 的背 景 下 的 建设 ， 则将截面承载力的安全指标 Ｂ作为结构的可靠指标； 将结构 在失效状态时 的概率称为失效概率 。不过具体情况中 ， 抗力等都是 不 固定 的， 所以上 面的公式是无法完全的符合 的 ， 也就是说在设定 的几率中符合规定 。即 Ｐ ｛ Ｒ Ｓ ｝ ＝ Ｐ ｒ 。 其中， Ｐ ｒ 为结构的概率可靠度。 所以 ， 设计中更明确 的规定是： 在 定的可靠度 Ｐ ｒ 或失效概率 Ｐ ｊ 条件下， 开展设计活动 ， 确保抗力超 过 或 者是 等 同于构 造 的 受力 性 。 但是 在道桥 的设计 中， 通 常规定 由明确 的失效信息等 ， 明确构 造的 目标可靠内容 ， 获取相关 的公式。 ３关 于 道桥 项 目构 造 目的 可靠 性 目标 可 靠 指 标 是结 构 设 计 的 依据 ， 它 是 构造 设 计 活动 期 待 实 现 的安全信息。而度量结构可靠性 的指标就是可靠度 。 它 的优势特征 是 目标可靠指标与失效概率或 目标可靠度（ 可靠概率） 有一一对应关 系 。所 以， 要 将概 率 极 限 状态 设 计 法 用 于公 路 桥 梁结 构 设 计 ， 第 一 规 定设 计 人 员 明确 按 照 多 达 的概 率 来 当成 设 计 目的 ， 即 目标 可靠 指 标 应选多大（ 其以结构的重要性 、 失效后果 、 破坏性质 、 经济指标 等因 素分析确定） 。当所设计 的结构构件失效概率小， 即可靠指标大， 构造 的可靠性增加 ， 对应 的项 目费用就多 ， 而维护的资金变少 ， 投资活动 和给整个社会带来的不利现象就低很多。 相反 的， 如果概率高的话 ，
浅议可靠度方法在桥梁结构优化设计中的运用
面将概率论与数理统计原理引入结构设计 中 ， 虑设 计参数 的随 考
机性 ， 以及材料和施 工质量 的不确 定性 ， 使得 人们有 可能 利用 可 方面考虑如何 以最低的费用 达到规范所要求 的技术指标 ， 怎样产
一
步 研 究 的 问题 。
结构 可靠度的最优分 配模 型中， 采用 目标 函数 Ｗ ＝Ｃ＋Ｌ， 将 求解 数学规划 （ ） 便可决 策 出各个 构件 的最 优可 靠度 Ｐ ２，
基于 叮靠度的桥梁结 构优化 模型 可 以决 策 出各 个构 件 的最
优 可 靠 度 ， 个 构 件 的优 化 设 计 就 是 以最 小 的 造 价 实 现 它 的最 优 各
ｋ 时 已考虑了结构 的近 期投资 和长远效 益 ， ） 因此 ， 在构件 设计变
量的细部优化时就只需考虑如何 以最小 的造 价 Ｃ ｉ １ ２ … ， （ ＝ ， ，
靠度或失效概率 ， 科学 和定量 地描 述结构 的安 全可靠 程度 ； 一 多 目标优化问题转化 为单 目标优化 ， 问题得到了极大的简化。 另 使
ｉ ， ， ｋ 。它们是 从结 构整 体 的近期 效益 和长 远效 益 出 生最佳经济效益。将结构 可靠性 理论与优化设 计方法结合 起来 ， （ ＝ １２ … ， ） 结合投 资条件为各个构件规定 的控 制指标 ， 既是 安全的指标 ， 使所设计的结构在不同 的可靠度 水平下 产生 与其相 对 的优化设 发 ，
计方案 ， 体现 风险决策 的最佳经济效益 ， 能 具有 重要 的意义。 又是经济 的指标 ， 因而 是各 个构 件的最佳控制标准 。 ２层 次二—— 结构中的构件 优化 。在 决策 Ｐ ｉ ， ， ， ） （ ＝１２ …
１ 基 于可靠 度的桥 梁结构 优化
浅谈结构可靠度下的公路桥梁优化设计
４ 结束语
总之 ，要做好道路工程施工 阶段 的监管 ，监理工程师就必 须从工程施工 的各个方 面进行分析研究 ，不仅要在制度上保证 监理 的顺利完成 ，还要在技术上与 可行性上保证施工监理 的顺 利完成 ，保证工程施工的顺 利进行 。
３ 费用 监控
费用监控 就是 对工程费用的支付实行监督和管理 。费用监
监 理 工 程 师 在 批 准 工程 进 度 计 划 后 ，应 该 立 即 着 手 制 定 有 关监控进度方 面的一整套报 表记录和有关规定。同时 ，对于造 成工期延误 、因监 理工程师未能及时发出图纸或者指令而给工 程进度实现带来 困难 的、 或者 因为外界 自然因素而影 响工期 的 ， 监理工程师应该给予适 当的延期 。 总之 ，监理工程师 必须 对施 工阶段的施工进度进行全程的 监管 ，保证工程顺利按时完成 ，保证结构的安全性 、 适用性和耐久性的统称 。 般情况下 ，总是将影 响结 构可靠性 的因素归纳为结构构建 的 荷载效应 的 Ｒ和抗力 ｓ 。荷载在设计基准期 内有不同的组合 和 效应 ，抗力在材料性 能 、 几何参数和计 算模 式下均具有不定性 ， 因此在现 实情 况下 ，我们只能从 概率学上用失效概率度 量结构 的可靠性 ，通过将抗力和作用效应相互独立。 根据 当前 国际上的一致 看法 ，结 构可靠度 是指工程结构在 规定 的时间内，在规定 的条件下 ，完成预定 功能的概率 。“ 规定 时间”是 指结 构进行可靠度分析时 ，结合结构使用期 ，考虑各 种基本变量与 时间的关系所取用 的基准时间 ； 规定 的条件”是 “ 指结 构在 正常设计 、施 工和使用的条件下 ，即不考虑人 为过失 的影 响 ；“ 预定功能”是指 正常施工 和使用时 ，结构能承受可能 出现的各 种作 用 ，同时具有 良好的工作性能 ，有足够的耐久性 能 ，以及 在设计规定 的偶然事件发生时和发生后 ，结构能够保
桥梁结构可靠度理论及计算方法研究
代末是结 构可靠度 理论 发展 的主要 时期 ， １ ９ ６ ９年美 国 的康 奈 尔（ Ｃ ． Ａ ． Ｃ ｏ ｒ ｎ ｅ ｌ １ ） 在拉尼 岑工作 的基 础上 ， 提 出了结构可靠 度指 标 的概念 ， 称为“ 可靠指标 ” ， 使与结构 失效概率 建立 了直接 的 联系， 并 提出 了比较 系统的一次二 阶矩方法 ， 从 而使结构 可靠 度 理论进入 了使用 阶段 ， 并为这一科学理论得 以引入工程结构
安 徽
建
筑
２ ０ １ ３年第 ４ 期（ 总１ ９ ２ 期）
桥梁 结构可 靠度理论及 计算方法研 究
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｓ ｏ ｎ Ｒｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ Ｔｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ Ｃａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｂｒ ｉ ｄ ｇ ｅ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
张佩 ， 孟妍 ， 王春龙
（ １ ． 中国人 民解放军后勤工程学 院 ， 重庆 ４ ０ １ ３ ３ １；
４ ０ １ ３ ３ １ ） ２ ． 中国人民解放军后勤工程学院建筑设计研究 院 ， 重庆
摘 要 ： 目前关于可靠度方面的研究多集 中于钢筋混凝土结构方面 ，
对 于桥 梁结 构可靠度 的研 究较 少 ，文章 以可靠度 的理论及 算 法为依
近年来 ， 随着我 国交通运输事业 的不 断发展 ， 大量 低等级 公路 被改建或扩建 ， 既有 的桥梁耐久性评估 己成为公路建设决 策部门的首要任务。 只有对现役桥 梁做 出出其剩余 寿命 ， 才能给结构在 剩余寿命 周期 内的安全
性 提供参考建 议 ， 做 到对维修加 固资金合理 、 有 计划地使 用［ １ 】 。 在桥梁设计 过程 中， 依照现有 的规范和设计 经验 ， 存在 着偏重 强 度而忽略耐久 性的 问题 ； 在桥梁 的全寿命周 期 中 ， 存在 着重 视建造 而忽视其检测和维护 的问题 ， 这样结构 的安全 性便存在 隐患 和缺 陷。 由此可见 ， 有必要从可靠度 理论 出发 ， 在概率分析 的基 础上 ，对桥 梁结构进行可靠 度理论 及计算方 法 的分 析研
利用可靠度指标β的降低来判断桥梁结构的维修
第２ ４卷
第 ５期
江
西
科
学
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ． １２ ５
２０ ０ ６年 １ 月 ０
ＪＡＮＧＸＩ Ｓ ＥＮＣＥ Ｉ ＣＩ
０ｃ ． ０ ６ ｔ２ ０
文 章 编 号 ：０ １ ６９ ２ ０ ）５—０ ７ ０ １０ —３７ （ ０６ ０ ３ ４— ４
卢丝
Ｏ＂ ｚ
丽ｎＰ ／－ ｘ － ｓ
式（ ） Ｒ， １ 中 Ｓ分别为表示作用的抗 力及荷 载效应 。 Ｒ ５代表 Ｒ与 的标 准值 。 当 ，
如 图 １所 示
ｚ＜ ， ０ 失效率 Ｐ ＝ （ Ｒ— ＜ ） ， Ｐ ｚ＝ Ｓ Ｏ Ｐ为概率。
（ Ｚ＜
令 ：— －／ ｚ Ｚ ￣
—
ｏ ｏ ｆ ｎ—ｐ ｒ ｒ ｎ ｅｉ ａｓ ｅ ｎ ｄａ ， （－３ ， ｈ ｒ （・）ｓ ｔ ｄｒ ｏ ａ ｄｓｉｕｉ ｎ ｅｏ ｆ ｍａ ｃ ｌ ｄｆ ｅ ｓＰ ＝ ｓ ｏ ｉ ／ ｗ ｅｅ ） ｉ ｓ ｎ ａｄＮ ｒ ｌ ｉｒ ｔ ｎ ａ ｍ ｔｂ ｏ
ｆｎｔｎ ｌｐｒｍ ｆ ｓ ｒ ｔ ｅ ｏ ｅ ｒｎｅ １ 。Ｔ ｅｄｔｌ ａｃｌｔｎ ｒ ｈｗ ｅ ｉ ｕｃｉ ．Ａｌ ａａ ｅｅ ｅ ａ ｎｆｍ Ｒ ｆ ｅｃ［ ］ ｈ ｅａ ｌ ａｉ ｓａｅｓｏ ｎｄｉ ｔ ｓ ｏ ｒａ ｋ ｒ ｅ ｉｃ ｕ ｏ ｎ ｈ
Ａ ｓ ａ ｔＩ ｔ ｅ ｏ ｎｅｆｎ ｔ ｎＺ （ ｎ ）ｏ ｅｓ ｅｎ ｒ ａ ｄｓ ｉｕｉｎ ｔ ｅ ａ ｉｉ 一 ｂ ｔ ｃ ： ｅｐｒ ｒ ｃ ｃｉ Ｒ ａ ｄｓ ｂ ｙ ｏ ｌ ｉｒ ｔ ， ｅｒｌ ｂｂｔ ｉ ｒ ｆｈ ｆ ｍａ ｕ ｏ ｈ ｔ ｍ ｔｂ ｏ ｈ ｉ ｙｎ
Ｆ ｏ ｔｅＶａ ｉｔ ｎ ｏ ｌ ｂｌｙＩ ｄ ｘ１ｔ ｔｒ ｎ ｒ ｍ ｈ ｒａｉ ｆＲｅｉ ｉｔ ｎ ｅ Ｄｅｅｍｉｅ ｏ ａ ｉ ３ｏ
基于可靠度理论的桥梁结构优化设计
构的 作用力， 沿程荷载商 为： 即
：
程荷载分布情况 ， 满足 自平衡条 件并且 计算简 单易 于理 解 ， 以 可
为空 间有限元程序 的编写 以及 预应 力结 构理论 分析和设 计提供 理论依据。
ｌ （ Ｄ ） Ｎ
二 ２
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卫 应 二 止 监 出 （） 生 １ ３
公 式 的 特例 。
版 社 ．０ ０． １３ ２ ０ ３ ３、
４ 结语
预应力对结 构的作用是 由预应力筋 的径 向力 、 预应力筋端部 的锚固力 和预应力束对结构的摩擦力组成的。
［］ ６ 叶见曙 ， 国干 ． 构设计原 理 ［ ． 袁 结 Ｍ］ 北京 ： 民交通 出版社 ， 人
１ （ ）２ ５２ ６ ３ ４ ：６ —７ ．
３ 算例
Ｆ。这段 曲线的函数表达式 如下 ： ｆ ＝３ ３ ２ ２
Ｐ（ ＝ ｘ） Ｙ＝ｆ ｘ） （
对于平面 问题进 行分 析 。不 考虑 摩擦 损 失 ， 制张 拉 力为 基础上 ， 控 能很好地反映预应力筋对结构 的作用力 。
１ ９ ． ２ —４ ． ９ ９ ２ ３ ２ ２
［］ ７ 张道 明， 梁
力， 伊新 生， 预应 力 内荷 载的新计 算方法—— 等．
文中所推导的沿程荷 载分 布力公 式能全 面地反 映预 应力沿
直接 内载法［］ 工程 力学，０７ ２ （ ）１ ４１９ Ｊ． ２ ０ ，４ ３ ：０ —０ 、
ｆ ｚ ） Ｑ （ ＝一Ｆ ｚ － ３ ｄ１ 厂（ 专 厂（ ） ２ 厂（ ） ＋ ）］
Ｑ３ ｛ ｙ ） Ｆ （） １ 厂 （） Ｑ（ ＝ 厂 ／ ＋ （）圣 ２ ［ ］
【 ２ ３） Ｑ （ ＝０ ２
［ ］ 法中． 算机辅 助 几何设 计 与非 均 匀有理 Ｂ样 条 ［ ． ３施 计 Ｍ］ 北
结构可靠度之JC法
结构可靠度之JC法结构可靠度是指一个结构在使用寿命内不发生失效的能力。
为了评估结构的可靠度，工程领域中有很多不同的方法和理论。
其中，JC法是一种常用的评估结构可靠度的方法之一。
本文将对JC法的基本原理、步骤以及应用进行介绍。
一、JC法的基本原理JC法是由日本学者Junjiro Noguchi和Kotaro Chiba于1972年提出的，用于评估结构的可靠度。
该方法基于统计学理论，通过建立一个包含结构荷载等参数的概率模型，计算结构失效的概率，并以此评估结构的可靠度。
二、JC法的步骤1. 确定结构的可靠度指标：在使用寿命内，结构发生失效的概率被称为结构的可靠度指标。
一般情况下，使用结构失效概率的对数的负值，即-logPf被用作可靠度指标。
其中，Pf为结构失效概率。
2. 确定结构荷载及其变异范围：根据具体的工程实际情况，确定结构荷载以及其变异范围。
结构荷载包括永久荷载和可变荷载等，其大小和变异范围可以通过实测数据或者国家标准来确定。
3. 建立结构的概率模型：将结构的荷载和阻力等参数作为随机变量，建立结构的概率模型。
根据不同的结构类型和工况，可以选择不同的模型，如正态模型、对数正态模型等。
4. 计算失效概率：通过概率模型，计算结构失效的概率。
失效概率可以使用不同的数值计算方法，如Monte Carlo方法、极限状态法等。
5. 评估结构的可靠度：根据计算得到的失效概率，计算结构的可靠度指标。
一般情况下，可靠度指标在0到1之间，指标越接近1，结构的可靠度越高。
三、JC法的应用JC法在工程实践中被广泛应用于评估结构的可靠度。
它可以用于评估建筑物、桥梁、管道等各种不同类型的结构的可靠度。
在结构设计阶段，可以使用JC法来优化结构参数，提高结构的可靠度。
在结构运行阶段，可以通过定期监测和检测，更新概率模型中的参数，实时评估结构的可靠度。
总结：结构可靠度是评估结构抗击外部荷载和不确定性影响能力的重要指标。
JC法作为一种常用的评估结构可靠度的方法，通过建立结构荷载及其变异范围的概率模型，计算结构失效概率，评估结构的可靠度。
结构优化设计及其在桥梁中的应用
结构优化设计及其在桥梁中的应用作者：肖波朱春凤滕宇来源：《城市建设理论研究》2013年第22期【摘要】随着我国桥梁结构设计理论的不断发展，我国桥梁结构在设计理论与设计思想上都有了较大的进步，本文介绍了我国现阶段桥梁结构优化设计理念，分析了结构优化设计的常用解法，探讨了结构优化设计在桥梁中的具体应用。
【关键词】结构柔滑设计桥梁中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：一、前言桥梁一直是交通线中的重要组成部分，是为了跨越江河、沟谷或其他线路等各种障碍而修建的，是保证全线早日通车的关键所在。
经济、安全、适用是桥梁结构设计的基本原则，而我国传统的桥梁结构设计的主要方法是定值设计，这种方法既不能对桥梁结构中存在的各种客观的、不确定的因素进行有效的处理与描述，也不能定量计算分析桥梁经济、安全、舒适等各项指标。
因而，为了对经济与安全、长远效益与近期投资之间的矛盾有很好的协调，我们需要采用新的优化设计理念对桥梁结构进行分析，从而使桥梁结构设计方案能够真正优化。
二、我国现阶段桥梁结构优化设计理念随着力学理论和试验科学的不断发展，我国桥梁结构在设计理论与设计思想上都有了较大的进步，结构设计原理和可靠度理论相结合而成为工程结构规范编制的基础。
现如今我国的桥梁结构设计理论已逐渐由以往的容许应力发展到极限状态设计，使桥梁结构的安全性建立在更为理性的基础上。
一般情况下，我国桥梁结构优化设计都只进行局部优化，这主要是由于大多数桥梁的结构都较为复杂，主要为超静定与高次超静定结构，且材料参数与几何尺寸等设计变量较多，给桥梁结构整体优化带来一定困难所导致的。
但是，在对桥梁进行评价时却还是以桥梁整体效果为主。
因此，局部优化对于桥梁整体改善效果比较难以评定，而由进行过独立优化的构件构成的桥梁结构体系却不一定是最好的。
随着桥梁结构优化设计理论特别是可靠度理论的不断发展，目前我国已有数百种优化算法。
优化算法是指以可靠度为约束条件，以整体结构功能或整体动力性能与整体经济指标最优为目标的优化方法。
谈结构可靠度下的公路桥梁优化设计
靼 国
因线 路关系而发 生的对地短路 和线间短路事故也会 引起系统停 电 ， 但要 了 时 之 需 。 解短路 原因及其位置 并不简单 。如 果线路 出现烧 毁或 断线 ， 对 于低压 电路 ， 作 ３ ． １ 断路器 投入错误 应 急处 理还 比较容 易 ， 但对 于高压电路来 说 ， 修理 或变更 线路路 径 就不是 一件 每当设备进行检 验修理或改造作 业完工后 ， 需 要将 断路 器重 新投入 电源 ， 容 易的事情 了。交 流三相 电路 和交流单相 电路 的理论很 容 易与冶 金企业 配 电 以便确认 电路运 行是否已恢复正 常。生产设备 的 电源 电路 由动力 电路和控 制 线路 相结合 ， 因此获得 了广 泛的应用 。 电路两部分组成 。一 般来说 ， 应首先激活控 制 电路的 电源 ， 继 电器和 电磁开 闭 ２ ． １ 变 压器 中性点接 地断线 器不应发生异 常动作 ， 在确认 没有警报等其他 异常情况后 ， 方可投入动 力电源 。 单相 ３ 线式变 压器可 以输 出两种电压 。当 ３ 线 采用同样粗细 的导线 时 ， 与 ３ ． ２ 线路电容对控制 继电器 的影响 单相 ２线式相 比， 用铜最 可以减少 ３ ７ ． ５ ％ 。单相 ３线式变压器 广泛应用于冶 金 表面 上看是可编程控制 器模 块的装配施 工 ， 从实 际运 行来 看 ， 有时会 出现 企业照 明、 电热负 载 ， 以及 满足一般单相 负载 的 电力 供应 。变压 器 的一 次侧 为 继 电器动 作不稳定甚至不 动作。另外 ， 常使用 传感 器来 控制远 处 的电动机 ， 使 单相高压 、 二次侧 为 ２ １ ０ Ｖ和 １ ０ ５ Ｖ两个输 出电压 等级 ， 二次侧 的 中性线 采用 Ｂ 之起动 、 制动或调 速。当控制线路 附件 有交流 动力线 路通 过时 ， 动 力线 路就会 类接地施 工。因此 ， 变压器 的对 地电压 小 于 １ ５ ０ Ｖ， 从安 全上来 说 ， 还 可以在 发 在线路 电容的作用下在 附件的控制线路 中产 生感应 电压 ， 从而对控制 装置 的正 生高压侧 与低压侧混线 接触时 ， 防止低压 侧电 压升 高的危 险。然 而 ， 当接地 线 常 工作 产生不利影响 。 已经 断线 但变压器仍 然给负载供 电时， 这 种情况 是非 常危 险的 ， 如果 这时 其他 ３ ． ３ 线路绝 缘处理不 良的影 响 电压相 发生对地短 路 ， 则接 地线的接地 电阻值对 于配 电线 路 、 变 压器 及二 次侧 正常运行 的设备 未经报警就 紧急停车 ， 如果 出 了事故 ， 多数 是发 生了短 路 的设备 机器等都将产 生很大的影 响。 或 者对 地短路事故 ， 在这种情 况下 ， 由于保护装置 已经动作 ， 因此事 故原因是 可 ２ ． ２ 地下 高压电缆对地 短路事故 以调查清楚 的。只有 检修完毕排除故 障后 ， 生产线 才 能恢复 正常 的运行 ， 如 果 从供 电线路 的条件 、 线 路的保护 、 景观上是否 合适 ， 以及 所需要 的经 费等方 经常发生停车 事故 ， 其原 因调查起来就会 很 困难 ， 但 是可 以说基 本上 是电气 方
基于结构可靠度分析方法的桥梁设计研究
计 中有着重大意义 。
【 关键词 】 桥梁工程 ； 方法 ； 设计 结构可靠度 ； 有限元分析 【 中图分类号 】 Ｔ ３８２ Ｕ ７． 【 文献标识码 】 Ｂ 【 文章编号 】 １０ — ８４ ２ １）９ ０３ — ３ ０１ ６６ （０２ ０ — １１ ０
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
桥梁结构 可靠性 问题 是 研究 现有 桥梁 结构 在各
有限元分析中图分类号tu3782文献标识码b文章编号10016864201209013103桥梁结构可靠性问题是研究现有桥梁结构在各种载荷及外界因素等作用下的安全问题其中可靠度的计算方法是一个重要研究内容它涉及到结构可靠度理论在桥梁工程实际中的应用以及桥梁结构安全性和可靠性的正确评价所以桥梁结构可靠度问题一直是工程界人士所关注的重大问题之一u21
直是工程界人士所关注的重大问题 之一 。
（ ） 一次可靠度算法 。是将功能 函数 Ｇ ） ３ （ 在 独立标准正态空间进行线 性展开 ， 当功 能 函数 在验算
点非线性程度较高时 ， 误差比较大 ， 而且这种误差无法 由 Ｆ Ｒ 本身估计 。 ＯＭ 首先将随机变量 变换到独立标准 正态空 间 “ ／ ： ２ ， ＝Ｔ ） （ 为概率变换函数。在 ｕ （ ， ） 变量空间 的功能
浅谈结构可靠度下的公路桥梁优化设计
浅谈结构可靠度下的公路桥梁优化设计发布时间：2023-02-20T01:14:23.500Z 来源：《工程建设标准化》2022年19期10月作者：谢飞王晓丹于浩[导读] 随着我们国家经济不断向前发展，社会不断进步谢飞王晓丹于浩大连日中技研有限公司，辽宁大连 116023摘要：随着我们国家经济不断向前发展，社会不断进步，人们生活水平不断提高的当下对于外部环境的需求也是水涨船高，道路是人们生活中的一部分，公路的出现，不断改善人们的出行水平，便利了人们的出行方式，尤其是城镇化进行不断加快，对于公路和桥梁的需求也越来越高。
但就当前来看，由于以往的实际方面不够完善，导致最终投入使用后难以满足现实需求，甚至导致道路发生严重破坏也常有发生，导致了一些地方经济受损，甚至也影响了给人们的生命安全，不利于公路的稳定运行。
关键词：结构可靠度；公路桥梁；优化设计随着人们对于公路和桥梁的需求日渐增多，在未来公路和桥梁结构进行设计时，必须要确定其稳定性和经济性。
在整个桥梁构造设计中，除了稳定性和经济性还要确保性能优良，最大程度减少费用支出和成本支出。
相比于传统优化设计仅仅针对于数值，而忽略了公路和桥梁结构中风险因素的预判功能，这也导致很多公路和桥梁在投入使用后，有极大的安全隐患，仅仅能满足最基础的需求，因此对于公路和桥梁结构设计，需要满足对于未来未知风险因素预判，才能够确保公路和桥梁在投入使用之后既保证稳定性还能够确保安全性。
所以本文将着重论述结构可靠度，在该背景下构造的设计规定等方面，希望为广大读者带来有益的参考和借鉴作用[1]。
一、结构可靠度的概念结合当下公路和桥梁设计的方向，要以可靠度为基础，才能够确保公路桥梁设计是满足未来发展需要的同时，在投入使用之后也能够保证稳定性，在规范的要求之内确定竣工时期，要根据整体的使用寿命以及现实情况以及各类变量，他们之间的关系做好分析确定最有效的时间。
在正常建设环境和自然条件之下，满足桥梁和公路的设计需求，以确保不受到更多的人为干扰，以上为结构可靠度的概念[2]。
桥梁结构可靠性研究综述
桥梁结构可靠性研究综述【摘要】本文对桥梁结构可靠性进行了综述研究。
首先介绍了桥梁结构可靠性分析方法，包括静力分析、动力分析和风险分析等；其次探讨了桥梁结构可靠性评估指标，如可靠性指数和安全系数；然后分析了目前桥梁结构可靠性研究的现状，包括国内外研究成果和发展趋势；接着讨论了影响桥梁结构可靠性的因素，如材料强度、设计负荷和施工质量等；最后探讨了桥梁结构可靠性的优化设计方法，包括结构减震、耐久性设计和智能监测技术；最后展望了桥梁结构可靠性研究的未来发展方向，为桥梁工程领域的相关研究提供了参考和借鉴。
【关键词】关键词: 桥梁结构、可靠性、研究综述、分析方法、评估指标、现状、影响因素、优化设计、展望。
1. 引言1.1 桥梁结构可靠性研究综述桥梁结构可靠性是桥梁工程中非常重要的一个研究领域，其研究旨在评估和提高桥梁在使用过程中的安全性、稳定性和可靠性。
随着桥梁结构的日益复杂化和跨度的增大，桥梁结构的可靠性研究显得尤为重要。
本文对桥梁结构可靠性研究进行了综合梳理和总结，旨在探讨桥梁结构可靠性分析方法、评估指标、研究现状、影响因素和优化设计等方面的内容。
为了更好地揭示桥梁结构可靠性的研究现状和未来发展方向，本文将系统性地分析和总结当前国内外相关研究成果，并探讨桥梁结构可靠性研究的前沿问题和挑战。
通过对桥梁结构可靠性的综合评价和分析，可以为桥梁设计、建造和维护提供科学的依据和参考，进一步提高桥梁工程的安全性和可靠性，推动桥梁工程的发展和完善。
本文将对桥梁结构可靠性研究进行全面系统的总结和梳理，为相关领域的研究人员提供参考和借鉴，推动桥梁结构可靠性研究的深入发展和完善。
2. 正文2.1 桥梁结构可靠性分析方法是研究桥梁结构安全可靠性的重要内容之一。
在桥梁结构可靠性分析中，通常采用蒙特卡洛模拟、有限元分析、可靠性指标分析等方法。
蒙特卡洛模拟是一种通过大量随机抽样来获取系统输出的分布情况的方法。
通过对桥梁结构的各种参数进行多次随机抽样模拟，可以得到桥梁结构在不同工况下的承载能力、安全性等指标，从而评估其可靠性。
结构设计知识：结构设计中的可靠度分析
结构设计知识：结构设计中的可靠度分析在工程结构设计过程中，可靠度分析是一项非常重要的工作。
结构的可靠度实际上是指设计的结构在其使用寿命内，能够满足其设计要求的能力。
因此，在设计结构时需要做好可靠度分析，以确保结构的安全可靠性。
1.可靠度的概念在结构设计中，可靠度表示一种评估设计的各种可能结果中，保证在其使用寿命内能够符合其设计要求的概率。
这种概率值通常使用R 代表，其数值一般在0到1之间。
R越大，说明结构的可靠度越高，越接近于1，也就是结构设计的风险越小。
2.可靠度分析方法为了确保工程结构的可靠性，在设计中需要进行可靠度分析。
可靠度分析的目的是评估结构的安全性和可靠性，用于确定在结构使用过程中可能出现的问题以及其概率。
下面介绍两种常用的可靠度分析方法。
2.1概率方法概率方法是一种基于概率理论的分析方法，可以对结构的可靠性进行定量分析。
概率方法要求对各种可能的负荷和材料属性不确定性进行评估，并对可能的结构失效模式进行分析，以此确定结构的可靠度。
采用概率方法的可靠度分析，可以得出工程结构的可靠度指数，以及可能致使结构失效的因素和概率。
2.2确定性方法确定性方法是一种基于工程经验和模型分析的可靠度分析方法，在工程结构分析中应用广泛。
一般情况下，确定性方法被用于结构设计工作的初期阶段。
采用确定性方法分析工程结构的可靠度，不考虑负载和材料属性的随机变化，只考虑一定的工程经验和假设，以此预测结构所承受的负载和应力。
3.应用案例实际工程结构中应用可靠度分析的案例非常多。
以桥梁工程为例，桥梁在使用的过程中，其承受的交通、风力等各种载荷，在时间和空间上都可能有很大的变化。
同时，由于桥梁的特殊结构形式，其所承受的负荷不容易用常规方法来计算。
因此，在桥梁设计中进行可靠度分析非常必要。
通过可靠度分析确定桥梁结构的可靠度，可以综合考虑各种负荷的影响，确保桥梁在使用寿命内能够安全可靠地承受各种负载。
4.可靠度分析的意义可靠度分析是结构设计中不可缺少的一部分，其意义主要体现在以下几个方面。
基于可靠度的桥梁结构优化设计
］ ：
（） 统 的结 构 优 化 主 要 是 针 对 单 个 构 件 （ 截 面 ） 行 的 ． 际 上 ， 个 构 件 独 立 优 化 后 拼 １传 或 进 实 各 凑 而 成 的 结 构 体 系并 不 一定 优 化 ． 因有 二 ： 将 一 个 结 构 体 系 各 个 构 件 分 别 处 理 ， 割 裂 了体 原 ① 就 系 各 个构 件 之 间 的横 向约 束 ， 化 对 象 就 不 再 是 原 来 的 “ 系 ” 而 是 一 些 独 立 的 构 件 ， 而 改 变 优 体 ， 从 了原 有 体 系 的 性 质 ； 结 构 体 系 总 体 的 利 益 有 时 要 求 某 些 部 分 做 出 牺 牲 ， 果 各 部 分 单 独 优 ② 如
桥梁 结 构 设 计 的基 本 原 则 是安 全 、 用 和 经 济 ． 统 的桥 梁 结 构 设 计 主 要 是 采 用 定 值 设 计 适 传 的方 法 ， 不 能 描 述 和 处 理桥 梁 结 构 中客 观 存 在 的各 种 不 确 定 性 因 素 ， 不 能 定 量 地 分 析 计 算 既 也 安 全 、 用 及 经 济 的各 项 指 标 ， 无 法 科 学 地 协 调 它 们 之 间 的 矛 盾 ， 它 们 达 到 合 理 的平 衡 ． 适 更 使 事 实 上 ， 统 设 计 方 法 追 求 的 是 一 个 满 足 设 计 规 范 条 件 下 的 最 低 水 平 设 计 ， 而 提 出新 思 路 、 究 传 因 研
步研 究 的关键 问题 ．
关键 词 ： 梁结构 ； 构 可靠 度 ； 构优 化设 计 桥 结 结
中 图 分 类 号 ： Ｕ １ ． ； ４ １ Ｔ Ｉ４． Ｔ ３ １２ Ｕ ４ ；Ｂ １ １ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ７７ ６ （０２ ０ ．０ ００ １０ ．１２ ２０ ）３０ ５－６
结构工程专业中结构可靠度理论的应用
结构工程专业中可靠性理论的应用作为基本建设的主体,土木工程结构不仅关系到国计民生,还会影响到一个国家的现代化进程,因此,保证结构在规定的使用期内能够承受设计的各种作用,满足设计要求的各项使用功能,及具有不需过多维护而能保持其自身工作性能的能力是至关重要的,即要保证结构的安全性、适用性和耐久性,这三个方面构成了工程结构可靠性的基本内容。
一、采用可靠性理论的优势在规定的时间和条件下，工程结构完成预定功能的概率，是工程结构可靠性的概率度量。
工程结构可靠性，是指在规定时间和条件下，工程结构具有的满足预期的安全性、适用性和耐久性等功能的能力。
由于影响可靠性的各种因素存在着不定性，如荷载、材料性能等的变异，计算模型的不完善，制作质量的差异等，而且这些影响因素是随机的，因而工程结构完成预定功能的能力只能用概率度量。
结构能够完成预定功能的概率，称为可靠概率；结构不能完成预定功能的概率，称为失效概率。
总之，结构可靠度方法的重要意义，在于对结构安全性检验提出了建立在概率分析基础上的一系列性的概念，原理，方法和衡量标准，综合考虑了工程结构中的各种不确定因素，对结构可靠性有了一个客观的统一度量，并且力求达到最佳的经济效益,将失效概率限制在人们实践所能接受的适当程度上。
为人类社会的不断进步作出贡献。
二、结构可靠度理论目前的应用情况可靠性设计又称概率设计。
这种设计方法认为，作用于结构的真实外和在其结构的真实承载能力，都是概率意义上的量，设计时不可能予以精确地确定，称为随机变量或随机过程，它服从一定的分布。
一次为出发点进行结构设计，能够与客观实际情况更好的符合。
它能够根据结构的可靠性要求，把失效的发生控制在一种可接受的水平。
这种方法的明显好处是给出了结构可靠程度的数量概念。
对于像飞行器这样一些航空机构，概率实际法的明显优点是重量减小，并能降低成本和提高性能。
概率设计法能够解决两方面的问题：根据设计，进行分析计算已确定结构的可靠度；根据任务提出的可靠度指标，确定构建的参数。
基于拉丁超立方抽样的蒙特卡罗数值模拟在桥梁结构可靠度分析中的应用
基于拉丁超立方抽样的蒙特卡罗数值模拟在桥梁结构可靠度分析中的应用基于拉丁超立方抽样的蒙特卡罗数值模拟在桥梁结构可靠度分析中的应用摘要：根据《公路工程结构可靠度设计统一标准》概率原理已经被引入并作为结构设计的一般方法。
运用蒙特卡罗数值模拟对结构进行可靠度分析也已经被广泛接受，但是，蒙特卡罗法的抽样方法还存在优化的空间，拉丁超立方抽样法作为抽样研究领域的最新研究成果，运用到蒙特卡罗法中，可以提高抽样的效率、节省样本空间并减少运算时间。
关键字：拉丁超立方抽样；桥梁可靠度；蒙特卡罗；标准误；线性功能函数中图分类号：[TU997] 文献标识码：A引言梁结构的安全性是桥梁设计中的重大问题。
桥梁工程的建设耗资巨大，一旦失效不仅会造成结构本身和人民生命财产的巨大损失，还往往产生难以估量的次生灾害和附加损失。
桥梁结构在设计、施工、使用过程中具有种种影响结构安全、使用、耐久的不确定性因素。
这些不确定性使我们在判断结构是否可靠时，不能用一个简单的“是”或“否”来衡量，而必须采用以概率形式为基础的可靠度指标来表达。
在这样一个背景下，结构的可靠度理论与方法便应运而生。
[1] 目前，蒙特卡罗法在结构可靠度设计中已经成为一种普遍方法，得到了广泛的应用。
作为一种基于概率论的数值模拟方法，抽样方法的好坏决定了其解的精确性，而现在常用的抽样方法在精确性、稳定性和可操作性方面均有改进的空间。
[2]拉丁超立方抽样作为抽样领域的最新研究成果，运用到蒙特卡罗法中，可以提高抽样的效率，节省样本空间并减少运算时间。
本文将拉丁超立方抽样应用到蒙特卡罗法中，并对北盘江大桥进行可靠度分析，通过实际抽样结果的对比证明了拉丁超立方抽样法较蒙特卡罗直接抽样的明显改进，得到了令人满意的结果。
拉丁超立方抽样在北盘江大桥可靠度分析中的应用北盘江大桥工程介绍北盘江特大桥为预应力混凝土悬浇空腹（斜腿）式连续刚构桥（如图1所示）。
图 1 主桥桥型布置图（单位：cm）主桥部分总长度度为895m，桥跨布置为82.5+220+290+220+82.5m。
可靠度在公路桥梁中的应用
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｐ ｌ ａｉｎ ｏ ｅｉｂｌｙ ｔｅ ｒ ｎ ｂ ｉｇ ｎ ｉｅ ｒｎ ｓｓ ｍｍａｉｅ ．Ｔ ｅ ｄ ｆｎｔ ｎ ｏ ｔ ｃ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ａ ｐｉ ｔ ｆｒｌ ｉｔ ｈ ｏ ｙｉ ｒ ｅｅ ｇｎ ｅ ｇｉ ｕ ｃ ｏ ａ ｉ ｄ ｉ ｒ ｄ ｈ ｅｉ ｉｏ ｆｓ．
靠性。度量结构可靠性的指标就是可靠度。
桥梁 的施工 建造 期是 平均风 险较 大 的阶段 ．是 结
２ 可靠度理论在 桥梁工程 中的应用
２１ 可 靠度理论 在桥 梁设 计 中的应 用 ．
构施工将结构的设计方案由图纸实现为真实结构的过 程。结构施工过程中固有的不确定性和复杂性决定 了 结构性能的千变万化 。这是结构施工阶段平均风险较
力法是用 隐含的单一安全系数来描述结构的可靠度 ．
ｌ 结 构 可 靠度 的定 义 结构可靠度是结构在规定的时间内、规定的条件
下， 完成预 定功能的概率。“ 规定时间” 是指对结构进
极限状态设计法是采用分项安全系数来描述结构的可 靠度。
采 用 分 项 系 数 极 限 状 态 设 计 方 法 有 其 严 重 的缺
维普资讯
桥粱机械与施工技术
Ｂｉ ｅＭａｈ ｅｙ ｏ ｓ ｕｔ ｎ ｅ ｈ ｏｌｇ ｒ ｇ ｃ ｉ ｒ ＆Ｃ ｎｔ ｃｉ ｃ ｎ ｏ ｙ ｄ ｎ ｒ ｏＴ
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可 靠 度 在 公 路 桥 梁 中 的 应 用
赵 培
（ 西安交通大学 人居环 境与建筑工程学院 ， 陕西 西安 ７０４） ］ ９ ０
摘
要： 总结 了可靠度理论 目 前在桥梁工程 中的应用情况。对结构可靠度的定义进行 了总结， 同时分别
桥梁可靠度浅谈
桥梁可靠度浅谈1、概述无论是房屋、桥梁、隧道等结构，都必须满足下列四项基本功能要求：（1）能承受在正常使用和正常施工时可能出现的各种作用；（2）在正常使用时具有良好的工作性能；（3）在正常维护下具有足够的耐久性能；（4）在偶然事件发生时（如地震火灾等）及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。
上述第（1）、（4）项为结构的安全性要求，第（2）项为结构的适用性要求，第（3）项为结构的耐久性要求。
结构若同时满足安全性、适用性、耐久性要求，则称结构可靠，即结构的可靠性是使结构的安全性、适用性和耐久性的统称。
而结构可靠度是结构可靠性的概率量度。
其更科学、更明确的定义是：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。
以概率为基础的结构可靠度理论最突出的特点是承认和揭示了结构属性中存在着不确定性，把影响结构可靠性的各种因素当作随机变量，使它们恢复了固有的自然特性，并通过数据得到这种客观变异性。
通过实测和统计，用可靠性数学理论，计算出结构可靠度指标失效概率或可靠指标来衡量结构的安全水平【1】。
故本学期，本门功课的主要内容为在结构可靠度理论的基础上进行可靠度分析进而得到结构概率可靠度设计的实用表达式，进而验算结构是否可靠（即设计值是否小于等于极限值），从而完成对工程的可靠度评估。
2、桥梁面临的可靠度危机根据国家统计局2002年2月公布的《第二次全国公路普查主要数据公报》，全国查出危桥近10000座。
世界各国桥梁也均存在此情况，特别是发达国家，危桥数量更大。
例如：1981年美国统计共有公路桥梁566000座，对514000座进行了调查，结果发现98000座桥必须封闭交通，降低使用标准或立即整修，约占总数的20％，102000座桥功能老化，桥面太窄或承载能力偏低，约占总数的20％。
英国约有92000座桥梁是在1922年以前建造的，现约有1／4的桥梁不能满足现代规范要求。
在澳大利亚，仅就加固或更换新南威尔士州的有损害缺陷的桥梁，估计需要至少3．5亿美元。
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工程管理95企业家天地0结构可靠度理论在桥梁工程中的应用杨 敏 李玉荣摘 要:随着可靠度理论的发展与成熟,结构可靠度理论在桥梁工程中的应用也得到了长足的发展,在各个方面都有所突破。
本文介绍了可靠度理论在桥梁工程中的应用,特别介绍了大跨度桥梁风振可靠度研究进展。
关键词:结构可靠度;桥梁工程;应用进展中图分类号:T B114.2 文献标识码:A文章编号:CN 43-1027/F(2011)04-095-02作 者:重庆市实力公路开发有限公司;重庆,401147一、结构可靠度计算方法结构可靠度的计算方法是可靠度理论中的一个重要研究内容,它直接关系到结构可靠度理论在工程中的应用。
计算结构的可靠度,首先要获得结构的功能函数,但是,在实际问题中,结构的功能函数可能是非线性函数,且大多数基本变量不服从正态分布,在这种情况下,结构的功能函数一般也不服从正态分布,因而不能通过概率直接积分计算结构的可靠度。
这时需要进行结构可靠度的近似计算。
近似概率法是计算可靠度的常用方法,它通常仅用各基本变量的平均值(一阶原点矩)和方差(二阶中心矩)来描述其统计特征,而且,当功能函数为非线性时,也都按线性化处理,故亦将其称为一次二阶矩法。
该法可将一个复杂的多重积分问题转化为一个简单的数值计算问题,计算效率高。
当然,这些计算方法都是针对功能函数具有明确表达式的情况。
而实际工程中,由于结构本身构造复杂,往往不能给出功能函数的明确表达式,若直接应用上述方法就会遇到困难。
所以必须选取别的计算方法处理,如响应面法或随机有限元法。
同时,在计算机高速发展的今天,也使蒙特卡罗法得以在可靠度分析中发挥作用。
二、结构可靠度理论在桥梁工程中的应用进展现代桥梁向长、轻、柔方向发展,桥梁结构的可靠度分析就变得越来越重要。
在经济与技术许可的情况下,对桥梁进行可靠度研究,可以使设计方案更加合理经济,桥梁的技术改造决策更加科学,从而提高桥梁的承载能力,延长其使用寿命及改善其安全性能。
因此,对桥梁结构进行可靠度研究具有重要的社会意义、经济价值和广泛的应用前景。
公路工程结构可靠度设计统一标准 规定,桥梁结构必须满足下列功能要求:缩钢筋网以外,还在连续段内布设预应力钢束。
简支连续梁正弯矩区段及墩顶负弯矩区段按部分预应力混凝土A 类构件设计,各施工阶段和使用阶段的应力应满足规范要求,并应满足承载能力极限状态强度要求。
采用桥梁博士程序计算配筋,钢束布置为:边跨边梁、中梁跨中分别布置33,30根?j15.24钢绞线;中跨边梁、中梁跨中分别采用27,24根?j15.24钢绞线;现浇段负弯矩钢束:边梁均布25根?j15.24钢绞线;中梁均布21根?j15.24钢绞线。
负弯矩预应力钢索由支点分别往前后延伸10m 和14m 。
四、变形计算与验算(一)变形计算预应力混凝土连续T 梁的变形包括短期荷载和长期荷载作用下的挠度,其中,短期荷载作用下的挠度可采用规范规定的构件刚度用材料力学的方法计算;长期荷载作用下的挠度,可按该荷载下的初始弹性挠度乘以[1+ (t, )]求得, (t, )为徐变系数。
在张拉过程随时注意上拱度的变化,张拉时弹性上拱值与计算误差按 0.5cm 控制(表1),张拉后对锚具及时作临时防护处理。
注:表中括号外值对应于钢柬张拉完成时,括号内值对应于存梁一个月时。
(二)变形验算及预拱度设置T 梁的预制要提早进行,为了防止预制梁上拱过大、减轻桥梁建成后呈波浪形对车辆行驶的影响,要求存梁期按30d 控制;为防止预制梁与现浇桥面混凝土由于龄期的不同而产生过大的收缩差,预制梁与现浇桥面混凝土时间差控制在60d 之内。
存梁期密切注意梁的累计上拱值,若超过规定值,应采取控制措施。
根据计算,边板、中板在恒载与汽车荷载作用下的挠度fg +y ,+f 汽>L/1600,均需设置预拱度。
同时为保证现浇桥面板和沥青铺装层厚度,各预制T 梁的跨中设置在跨长范围内按二次抛物线变化的下预拱度(表2),预制梁纵向顶面线型与底面线型一致,以保证后期桥面混凝土现浇层的厚度。
参考文献:[1]JT J023 85,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[s].[2]JT J021 89,公路桥涵设计通用规范[s ].(责任编辑:谢嵩)工程管理096 W ORLD(1)在正常施工和正常使用时,能承受可能出现的各种作用;(2)在正常使用时,具有良好的工作性能;(3)在正常维护下,具有足够的耐久性能;(4)在预计的偶然事件发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性。
上述四项功能要求,实质上反映了结构的安全性(第一条)、适用性(第二条)、耐久性(第三条)以及稳定性(第四条)要求。
其中,安全性和稳定性可以采用承载能力极限状态描述,而适用性和耐久性可以采用正常使用极限状态描述。
因此,桥梁可靠度设计要解决的问题是:在结构外荷载和结构抗力的统计特性已知的条件下,根据规定的目标可靠指标,选择结构的有关参数,使结构在规定的时间内,在规定的条件下,保证其可靠度不低于预先给定的值。
随着可靠度理论的发展与成熟,结构可靠度理论在桥梁工程中的应用也得到了长足的发展,在各个方面都有所突破。
桥梁的可靠性研究工作主要包括以下三方面:(1)桥梁结构的极限状态;(2)荷载和抗力的概率模型及统计参数;(3)桥梁的结构可靠度分析方法。
国内外对桥梁可靠性研究,诸多专家学者已经做了大量的工作,取得了可贵的研究成果。
早期Bruneau 分析了一座中等跨径斜拉桥的系统可靠度,按照各种可能的塑性破坏模式,用一次二阶矩法计算了可靠指标,但没有考虑斜拉桥的几何非线性。
Flor ian 和N avrat ill 应用抽样法和曲线拟合法对一座中等跨径斜拉桥进行了可靠度分析,在施工及正常使用工况下,分别分析了各随机变量变化对结构内力和变形的影响,并对支座反力进行了可靠度分析。
Cho 等用改进的一次二阶矩法和重要抽样法对斜拉桥结构的承重能力极限状态的进行了可靠度分析。
沈惠申等用一次二阶矩法对斜拉桥桥塔及主梁静力可靠度进行了分析,并采用概率随机和模糊随机可靠度计算的验算点法对斜拉桥主梁静动力可靠度进行分析。
陈铁冰等应用响应面法,考虑斜拉桥的几何非线性效应以及材料、几何尺寸、外部荷载等的随机性,分析了斜拉桥正常使用极限状态下的可靠度。
刘志文等利用M onte Carlo 数值模拟与有限元法相结合的方法对各随机参数进行敏感性分析,并利用一次二阶矩法对大跨度桥梁进行了抖振可靠度分析。
程进等结合响应面法、有限元法、一次二阶矩法和重要抽样法各自的优点,提出一种新的结构可靠度计算方法 混合分析法,并将其成功地应用到斜拉桥结构静力可靠度分析中,同时进行了斜拉桥静力可靠度的敏感性因素分析,指出影响斜拉桥静力可靠度的主要随机因素。
自从1940年11月美国旧T aco ma 大桥发生风毁事故以来,大跨度桥梁颤振稳定性问题受到广泛重视,取得了一系列的研究成果。
这些研究均是基于确定性结构参数,即通常所说的确定性颤振分析。
然而,在实际中,无论是结构参数还是荷载参数中都会存在着大量不确定性,这些不确定参数势必影响到结构的颤振临界风速。
因此,有必要开展考虑参数不确定性下大跨度桥梁颤振分析方面的研究。
与确定性颤振分析成果相比,大跨度桥梁颤振稳定性可靠度的研究历史还比较短、研究成果较少,目前世界上仅有几座重要的桥梁采用了可靠度研究方法。
1985年,M.I to 和Y.F ujino 对A kashi 悬索桥的扭转颤振问题进行了概率研究,其中颤振临界风速作为随机变量,而最大设计风速则假定成确定性变量。
丹麦学者H.O.M adsen 和P.O dt enfeld-Rosent hal 在G reat Belt 悬索桥的设计中,把重点放在建立一种应用可靠度方法的桥梁抗风准则上,并尝试把颤振临界风速和最大设计风速都处理成随机变量。
意大利学者A.Ianenti 和A.Z asso 在意大利M essina 海峡3300m 一跨过海的悬索桥可行性方案研究中采用了概率方法来确定颤振失稳条件。
P.O st enfeld-Ro senthal 等对缆索承重桥梁颤振响应问题进行了可靠度研究,其中考虑了实际最大风速、紊流度、结构阻尼以及模型试验结果转换到实际结构中产生误差的不确定性。
葛耀君等采用三种不同的一次二阶矩法分析了桥梁颤振可靠度问题。
P ourzeynail 和Datta 采用可靠度基本理论分析了悬索桥颤振可靠度问题。
加拿大学者A.G.Davenport 在风振概率分析方面,提出了风荷载链概率模型。
在这些研究中,结构的极限状态方程均是显式地采用随机变量来表示,通过引入一些假设来近似地考虑结构抗力和外荷载的不确定性。
程进等用一种改进响应面法分析了一座大跨度悬索桥的颤振可靠度,该方法的一个最大特点就是有效地利用了传统的响应面法、有限元法、F ORM 和重要抽样法各自的优点,并将其充分地结合起来,解决了隐式极限状态方程的可靠度问题。
三、结语通过上述对各种可靠度计算方法的分析,对于极限状态方程线性或非线性程度不高的简单结构,用一次二阶矩法计算可靠度足以满足要求。
对于大型复杂结构,其功能函数一般不能显示表达,且其极限状态方程大多非线性程度较高,应用响应面法、蒙特卡洛法、随机有限元法则具有一定的优势。
随着可靠度理论的发展与成熟,结构可靠度理论在桥梁工程中的应用也得到了长足的发展,在各个方面都有所突破。
参考文献:[1]Bruneau.Evalution of system-reliability methods for cab le-stayed b ridge des ign [J ].Jou rnal of Structu ral Engineering,1992,118(4):1106~1120[2]Florian A.Reliab ility analysis of the cab le-s tayed bridg e in con struction an d s ervice stages [A ].ICOSS AR,Inn sbruck Pr oc.6th ICOSSAR [C ].Rotterdam:Belkema,1993:869~877[3]Cho H N,Lion J K,Lim J K.System r eliability and system reli ability-based carrying capacity evaluation of cable-s tayed bridges[A].Kyoto Proc.7th ICOSSAR[C].Rotterdam:Belkem a,1997:1927~1934[4]程进,肖汝诚.斜拉桥结构静力可靠度分析[J].同济大学学报,2004,32(12):1593~1598(责任编辑:谢嵩)。