大连交通大学2016届本科生毕业设计

大连交通大学2005届本科生毕业设计（论文）外文翻译

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可靠性评估的悬索桥：对因岛大桥中的应用

清弘诚、丹佛朗哥著

摘要：日本的本州岛和四国岛之间由许多悬索桥、斜拉桥的设计和建造，所有这些桥梁都是按许用应力设计方法设计的。在许用应力设计方法中，无法量化的两桥全桥元件和系统的可靠性。因此，以目前的可靠性为基础的设计理念，有一个需要从概率的角度评估悬索桥的安全性。开发成本效益的设计和维护策略，使用可靠性为基础的方法对悬索桥的状态进行评估是必要的，这是通过一个概率的有限元几何非线性分析。这项研究描述了一个可靠性评估悬索桥的方法。结合可靠性分析和几何非线性弹性分析悬索桥可靠度的测定。一定概率的有限元几何非线性弹性代码，建立了一个系统的可靠性分析程序与有限元程序的接口，用于可靠性评估的悬架桥。在日本现有的悬索桥，是使用该代码评估。该评估是基于静态负载效应。桥梁的可靠性是通过使用2D和3D几何非线性模型。此外，有部件损坏和其他各种因素影响被认为是评估对桥梁可靠性和破坏对结构可靠性。最后，获得的敏感性信息，是评估对桥梁可靠性的主要因素。

简介：

悬索和斜拉桥，包括世界上最长的悬索桥（明石海峡大桥）（图1）和世界上最长的斜拉桥[多多罗桥（图2）]，在本州岛和四国岛之间被设计和建造。这些桥梁位于连接这个主要岛屿的三条航线上。所有这些桥梁都是按许用应力设计方法设计的。在许用应力设计法，它是不能够评估全桥元件和系统的可靠性。因此，以目前的可靠性为基础的设计理念，需要有一个从概率的角度评估悬索桥的安全性。优化维修策略延长了这些桥梁的寿命，增强了可靠性，减少了预期寿命周期维护成本。因此，悬索桥的可靠性评估是必要的。

对悬索桥进行分析是用了非线性弹性分析的有限元方法。巴瑟（1982）、克里斯菲尔德（1991）克维兹和泰勒和菲力帕对几何非线性分析中做了详细解释，在这项研究中，几何非线性弹性结构的有限元法（GNS）是用于分析。标准法可以确定可靠性指标（筱1983；昂、唐1984）。结构可靠度估计的基本方法有2种：一阶可靠性方法（FORM）和第二阶可靠性方法（SORM）。FORM近似的通过一个超平面破坏面，SORM由一个抛物面接近破坏面。如果故障表面是非线性的，SORM将提供更精确的结果。然而，如果破坏的表面几乎是平的，这两种关于可靠性方法是几乎相同的。由于可靠性指标的确定是解决一个问题，这是必要的，以评估响应梯度。如果结构响应可以用解析解来描述，没有借助于有限元方法的响应梯度可以评估。然而，如果结构是复杂的，它几乎是不可能得到的响应梯度，而不借助于有限元法。为了这个原因，有限元可靠性分析已经研制出。对于几何非线性有限元结构可靠性的方法已被刘和德克罗因汉开发(1989,1991).基于他们的开创性工作，这个接口在埃斯蒂斯和佛罗格创作的系统可靠性分析代码还有泰勒创作的确定性非线性分析代

码之间被发明，在这项研究中，现有的悬索桥的可靠性评估，因岛大桥（图3），为了生活中运用和风荷载分别进行了使用二维和三维几何非线性模型，该评估是

基于静态负载效应。损坏的情况也被认为是评估关于可靠性的因素，可以对整体桥梁的可靠性进行分析。最后，通过分析敏感性信息所得到的影响因素，得出对影响桥梁的可靠性评估。

因岛大桥的设计说明

因岛大桥[图。3（照片）、4（位置）、5（外观）]是由本州四国的大桥局在1983年建造（HSBA）。这座桥是位于尾道今治路线（图4）。因岛大桥的中心跨度为770米和250米两边跨。巷道20米，从安全防护栏到安全防护栏，可容纳四个交通通道。悬挂结构是两个加劲桁架，间隔26米。横向桁架，间隔10米，连接两个加劲桁架。侧架由上下对角线支撑。横向桁架的上部和弦支撑板梁。横向桁架的下弦支撑人行道，塔的高度是135.85米。每一个塔楼有两根水平支撑和交叉支撑的两根轴组成，由于本州四国的桥梁穿越了濑户海，每一座桥一定不能阻挡海的航线。对于因岛大桥所需的间隙为50米以上的海平面如图5所示，本州四国桥在今井使用悬索桥的设计要求和程序。

图1.明石海峡大桥的照片（HSBA）

图2。多多罗大桥的照片（HSBA）

荷载和荷载组合

基于上层建筑的设计标准（hSBA。1980）为设计的荷载类型因岛大桥列于

表1。

静载

悬索桥设计中考虑了2种类型的静荷载：（1）predead负荷；和（2）postdead 负荷。悬索桥的分析认为，在加劲梁的预载不受力的原因。这意味着，prede ad荷载由主缆和吊索postdead荷载引起的应力在加强梁。这种负荷包括安全

围栏和维修管道，未来将用于桥的连接。表2显示了这项技术用于因岛大桥

。

活载

因岛大桥的设计考虑三种活荷载：（1）统一交通负荷;(2)等效线路负荷（车

辆）；（3）步行负荷。这些活荷载对主索的影响是通过使用影响线确定的。表3

显示了因岛大桥设计的活荷载。考虑了板梁的设计，考虑了冲击载荷与活载的影响。然而，主电缆，塔，主电缆的设计没有影响负载，对冲击载荷的影响不显著。（今井1999）。

图3。因岛大桥的照片（HSBA）

图4。西濑户的公路为2001年静风荷载

根据抗风设计标准（hSBA，1976），静态分析和基于动态验证风洞试验是必需的。在设计过程中，静态分析所需的横截面进行测试和验证的风洞试验。