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1、近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和交通量的持續(xù)增長(zhǎng),橋梁結(jié)構(gòu)的安全性問(wèn)題變得日益突出。如何正確、合理的評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)的安全性,已逐漸成為橋梁工程領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。
結(jié)構(gòu)可靠度理論是一門新興的邊緣學(xué)科,將其應(yīng)用到橋梁的安全性評(píng)估中,可以科學(xué)準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)體系的可靠性。本文以結(jié)構(gòu)可靠度理論為基礎(chǔ),對(duì)鋼筋混凝土梁橋的安全性評(píng)估問(wèn)題進(jìn)行了較深入的研究,主要研究工作和成果如下:
1.對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度的基本理論進(jìn)行了總結(jié),
2、詳細(xì)論述了四種常用的結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算方法,并比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn);基于分枝界限法與可靠性分析中常用的分析方法故障樹分析法,提出了一種尋找結(jié)構(gòu)主要失效模式的有效算法-最小割集計(jì)算法。
2.論述了橋梁結(jié)構(gòu)的抗力模型和荷載作用模型。以往結(jié)構(gòu)可靠性分析都采用靜態(tài)可靠度方法,即不考慮抗力隨時(shí)間的衰減。本文在借鑒相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,在結(jié)構(gòu)抗力模型和荷載作用模型中引入時(shí)間參數(shù)t,為現(xiàn)役鋼筋混凝土梁橋的安全性評(píng)估提供了理論依據(jù)。
3、 3.闡述了隨機(jī)有限元法在結(jié)構(gòu)可靠性分析中的應(yīng)用,著重介紹了蒙特卡羅隨機(jī)有限元法的基本思路以及在ANSYS軟件中的應(yīng)用,并指出鋼筋混凝土橋梁可靠性分析思路和評(píng)定準(zhǔn)則。本文以結(jié)構(gòu)可靠性理論為基礎(chǔ),利用ANSYS軟件建立鋼筋混凝土橋梁隨機(jī)有限元模型。
4.為了驗(yàn)證隨機(jī)有限元方法的正確性,進(jìn)行了兩片鋼筋混凝土T形梁模型的承載力全過(guò)程靜載試驗(yàn),同時(shí)參考了南京航空航天大學(xué)張彬同學(xué)所進(jìn)行的矩形截面鋼筋混凝土梁疲勞試驗(yàn)的數(shù)據(jù),并對(duì)試驗(yàn)
4、梁進(jìn)行了可靠性分析。
(1)鋼筋混凝土T形梁承載力全過(guò)程靜載試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)梁的荷載-各控制截面撓度曲線、各受力階段撓曲線、荷載-混凝土(鋼筋)應(yīng)變曲線、截面應(yīng)變分布曲線、裂縫分布與發(fā)展?fàn)顩r以及荷載與裂縫寬度的關(guān)系曲線等特性進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,并獲得了非線性有限元模型的參數(shù),將試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。
(2)矩形截面的鋼筋混凝土梁疲勞試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)梁的跨中撓度與加載次數(shù)關(guān)系曲線、混凝土(鋼筋)應(yīng)變與
5、加載次數(shù)關(guān)系曲線、截面應(yīng)變分布曲線、鋼筋混凝土梁的S-N曲線以及裂縫分布與發(fā)展?fàn)顩r等特性進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,并對(duì)試驗(yàn)梁進(jìn)行了結(jié)構(gòu)疲勞分析,將試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。
(3)鋼筋混凝土試驗(yàn)梁的可靠性分析,得出試驗(yàn)梁的應(yīng)力、變形特征以及敏感性分析圖,并繪制出可靠度指標(biāo)與荷載(加載次數(shù))的關(guān)系曲線。研究表明,可靠性分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果完全吻合,此方法適用于新建的鋼筋混凝土梁橋結(jié)構(gòu)的可靠性分析。
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