抗力分项系数的概率极限状态设计法

针对现行规范规定的承载能力极限状态下设计表达式中存在的缺陷,基于概率极限状态设计法建立承载能力极限状态下仅有简单荷载组合作用时求解抗力分项系数的公式.在确定抗力分项系数时通过设定不同的参数数值(荷载效应组合、荷载效应比、抗力变异系数、结构破坏类型、安全等级等)及可靠度分析,对结构的承载能力极限状态进行研究,求出与结构可靠指标一一对应的抗力分项系数.     

船撞偶然荷载作用下连续梁桥的分析方法探讨

在评估船撞偶然荷载作用下连续梁桥的结构响应时,不同于连续刚构桥的分析,一般取单个桥墩作为分析对象,船舶撞击力作用于桥墩上,并不考虑桥梁上部结构将船撞力传递至相邻墩的贡献.实际上基于桥梁上部结构与下部结构的连接强度以及可能被撞桥墩的相对刚度,可将桥梁上部结构纳入船撞力的传递路径中.该文基于一连续梁桥工程实例,针对船撞荷载工况,分别用单墩模型和桥梁整体模型进行了分析,通过对比研究认为,当连续梁桥有船撞风险时,可以采用桥梁整体分析的方法,考虑桥梁上部结构对船撞力的分配,并且桥梁上部结构和下部结构之间应设置可靠的连接构造.     

公路桥梁新旧规范汽车荷载及效应对比研究

文章对比分析了15规范、04规范在汽车荷载方面的异同,分别从汽车荷载标准值、横向车道布载系数、组合值系数等方面阐述新旧规范的规定.同时,选取我国公路桥梁常见标准跨径空心板梁为样本,将新旧规范的汽车荷载在这些样本桥梁上加载,得到简支板梁汽车荷载效应、内力组合、配筋量,并进行对比.研究结果表明,与旧规范相比,新规范对于中小跨径公路桥梁的设计汽车荷载显著增大,荷载组合更趋合理,桥梁安全储备更高.     

船撞力强度指标对船撞桥响应的影响

确定船舶的撞击力是桥梁设计的关键问题之一,本研究针对船撞力强度指标的选择,探讨了不同船撞力强度指标对桥梁结构响应的影响.首先建立了一艘轮船撞击刚性墙的高精度有限元模型,得到了不同撞击吨位与撞击速度下的船撞力时程,并根据不同的船撞力强度指标进行了等效,将等效静力作用于结构的响应值与结构动力响应值进行了对比.结果表明,平均船撞力得出的结构响应最小,局部平均船撞力与峰值船撞力得出的动力响应相差不大;从结构响应随撞击吨位与撞击速度的变化规律方面来看,采用局部平均船撞力作为强度指标更为合理;在采用3种船撞力强度指标时都必须考虑动力效应的影响,否则会得到偏小的结构响应值.     

关于提高恒载加风载的荷载分项系数的建议

根据概率极限状态计算原则,计算了综合考虑3种不同荷载效应组合与单独考虑各荷载效应组合下的最优荷载分项系数,比较得出应提高恒革加风载组合下荷载的分项系数的结论。     

输电线路导地线和金具极限状态设计参数研究

考虑到安全系数设计法存在的许多问题,为了保持设计的统一性,同时与国际接轨,采用可靠度设计法对输电线路的导地线和金具进行设计。通过对按现行国家标准GB50545—2010和行业标准DL／T5154—2012设计的导地线和金具进行可靠度校准,选取目标可靠指标计算得到导地线和金具极限状态的荷载和抗力分项系数。研究结果表明,对于导地线,当恒荷载与风荷载组合时,弧垂最低点和悬挂点的平均可靠指标分别为4372和3968;当恒荷载、风荷载和覆冰荷载组合时,弧垂最低点和悬挂点的平均可靠指标分别为3157和2898。金具的平均可靠指标为399。导地线抗力分项系数γR的均值为1084,恒荷载分项系数γG的均值为1072,风荷载分项系数γW的均值为1828;金具抗力分项系数γR′的均值为1165,导地线竖向荷载分项系数γQ3的均值为1062,导地线风荷载分项系数γQ5的均值为1797。若采用基于可靠度理论的设计方法,建议导地线各分项系数取γR=11、γG=12、γW=18,金具各分项系数取γR′=12、γQ3=12、γQ5=18。     

军用桥梁疲劳可靠性设计方法和分项系数

为了提高军用桥梁的性能,应用可靠性理论对军用桥梁的疲劳抗力和荷载效应进行分析,对8种军用桥梁的疲劳可靠度进行了校准计算。采用加权平均法定出疲劳目标可靠度指标,推导了疲劳设计公式,并给出各分项系数的建议值。计算结果表明,该方法简单易行,可供新一代设计准则的修订时参考。     

既有建筑结构鉴定表达式各分项系数的确定

本文考虑14种常用的代表性的结构构件、不同的可变荷载效应与永久荷载效应的比值、3种可变荷载效应和永久荷载效应的简单组合,对既有建筑结构的鉴定表达式在不同目标使用期内的荷载分项系数和不同材料的抗力分项系数进行了优化和确定。分析结果表明,目标使用期不同,既有建筑结构的鉴定表达式各分项系数不完全相同,其结果具有一定的实际意义。     

基于可靠度理论考虑验证荷载的既有桥梁评估分项系数研究

为准确评定既有桥梁的运营安全性能,基于可靠度与贝叶斯更新理论提出了综合考虑评估基准期与历史服役荷载的评估分项系数取值方法.根据5种不同风险准则确定相应基准期下目标可靠度,利用抗力优化法对构件进行评估分项系数取值分析,引入贝叶斯更新理论分析考虑历史服役荷载的评估分项系数取值,并与规范法、设计值法计算的评估系数在某一简支T...     

基于分项系数法的既有框架结构可靠性鉴定表达式的研究

采用全随机过程模型的简化模型,根据既有结构抗力与荷载的特点,建立了既有框架结构基于分项系数法的可靠性鉴定表达式,采用现行规范计算目标可靠度的校准法,在不降低结构可靠性指标的前提下,推导了不同目标使用期下最优荷载和抗力分项系数的计算公式,编制程序计算了不同目标使用期的抗力和荷载分项系数。该鉴定表达式可以比较方便的应用于既有框架结构的可靠性评估。     

带主梁的简化模型与响应面联合 的桥梁船撞易损性分析方法

以往桥梁船撞动力分析以给定事件确定性分析为主,难以反映船撞作用的偶然性和概率性特征,以及不同能量撞击下的桥梁损伤演化特征.为此,本文面向两类典型船舶,以桥梁墩柱受船舶撞击后的剩余承载能力作为损伤评估指标,较为系统地研究了桥梁船撞易损性.首先,建立了受压RC墩柱受到侧向冲击后剩余承载能力的直接模拟方法,通过与试验结果进行对比,验证了该模拟方法的有效性.然后,基于一座典型连续钢筋混凝土梁桥,建立了两种不同的有限元简化模型,并进行了比较和验证.提出一种有限元简化模型与响应面代理模型联合的桥梁船撞易损性分析方法,获得了两类典型船舶撞击下的桥梁易损性曲线.结果表明:所建立的响应面具有良好的精度,可替代复杂的非线性有限元计算;两类船舶类型撞击下的桥墩剩余承载力的响应特征区别较大,在球艏船撞击下剩余承载能力随船速的增大而均匀减少,而在受驳船撞击时,剩余承载能力与临界船速密切相关,呈现出双折线的特征,在进行样本设计时需基于临界速度进行分段;在相同船速及质量的情况下,驳船撞击所造成的结构损伤以及失效的概率普遍要高于球艏船撞击,实际设计中应尤为关注.     

基于分项系数法的既有框架结构可靠性评估

为了对既有框架结构的可靠性进行评估,采用全随机过程模型的简化模型,根据既有结构抗力与荷载的特点,建立了既有框架结构基于分项系数法的可靠性评估表达式;随后,应用现行规范中计算目标可靠度的校准法,在不降低结构可靠性指标的前提下,推导了不同目标使用期下最优荷载和抗力分项系数的计算公式,并通过编程计算了不同目标使用期的抗力和荷载分项系数,以及不同目标使用期下的地震作用折减系数.算例表明,该评估表达式可以比较方便地应用于既有框架结构的可靠性评估.     

基于偏心距随机特性的RC框架柱承载力抗震调整系数

以水平地震与竖向荷载组合作用下的RC框架柱为研究对象,推导截面偏心距与荷载效应比的关系式。接着依据已有的水平地震概率模型与楼面恒荷载、活荷载概率模型,分析偏心距设计值在总体样本点与失效样本点中分别具有的保证概率。然后采用Monte Carlo方法分析RC框架柱可靠度水平随多个参数的变化规律。结果表明:RC框架柱的承载力抗震可靠指标随弯矩效应比和轴压比设计值的变化较为明显,且弯矩荷载效应比越大、轴压比设计值越小,对应的可靠指标越低。与设计目标可靠指标相比,现行规范中RC柱的承载力抗震调整系数值是偏低的,在多数情形下应提高至0.9或1.0。这为合理进行RC框架柱的抗震设计提供了有益参考。     

在役混凝土桥梁可靠度分析

桥梁结构在环境荷载与服役荷载的共同作用下,随着龄期的延长,出现耐久性能退化、承载能力降低的现象,利用可靠度方法研究了结构抗力的时变性能.通过建立荷载效应概率模型,实现对在役混凝土桥梁可靠度的分析.采用该方法对一座服役32年的钢筋混凝土简支T型梁桥进行了分析.结果表明,评估基准期内该桥梁结构的可靠指标的降低与抗弯抗力衰减规律一致,继续服役6年后结构的抗弯可靠指标不符合要求,需进行抗弯维修加固.     

在役公路桥梁安全评定可靠度研究

为校准中国现行公路桥梁评定规范中的修正系数,给出桥梁承载能力评定的目标可靠指标,研究了修正系数与可靠指标之间规律及系数取值的合理性,进一步探讨了不同修正系数时抗力和汽车荷载效应变异性及桥梁服役时间对桥梁评定可靠指标的影响。研究表明:抗力变异性对桥梁可靠指标敏感性最大,影响程度主要与抗力综合影响系数有关;汽车荷载效应敏感程度次之,且与活恒效应比关系密切;桥梁服役时间影响最小,一般情况可忽略。在役公路桥梁评定目标可靠指标对延性和脆性构件分别取3.5和4.2更合理。     

钢筋混凝土吊车梁承载能力设计可靠度研究

钢筋混凝土吊车梁承载能力设计,因缺乏吊车荷载及组合效应的概率模型,荷载分项系数由工程经验确定,设计可靠度控制水平未知.针对吊车梁正截面抗弯、斜截面抗剪承载能力设计方法,引入吊车荷载概率模型和统计结果,将基本参量无量纲化,进行设计可靠指标校核.吊车梁单向、双向抗弯设计可靠指标分别为5.79和5.87,斜截面抗剪设计可靠指标为5.31.钢筋混凝土吊车梁承载能力设计可靠指标偏高,设计偏保守.定量分析各参量对吊车梁可靠度的影响,为设计及维护提出合理建议.     

连续刚构桥风-浪作用效应分项系数确定方法

立足于海上多跨连续刚构桥,研究其在海上风-浪联合作用及不利的车辆布载影响下的可靠性能和设计表达式.从随机理论的角度出发,将作用于跨海连续刚构桥的汽车、风、浪作用简化为泊松过程,在采用Ferry Borges-Castanheta(简称FBC)法组合时进一步假设其为FBC过程.其中涉及的风、浪、车均为极端情况,风-浪作用组合时考虑两者的相关性,汽车作用的极端性体现在它的布置而非其荷载的大小上.为了确定极端风-浪作用影响下的跨海连续刚构桥设计表达式,采用思路步骤相对简单、主要依赖于计算机数据处理的Monte-Carlo方法进行模拟计算,根据结构可靠度指标与目标可靠度指标之差平方和为最小的原则,得出最佳设计分项系数.     

基于随机有限元法的非机动车钢桥摩擦型高强螺栓可靠性分析

摩擦型高强螺栓连接是实现全拆装非机动车钢结构桥梁快速装配化建设的重要构件之一。为研究非机动车钢结构桥梁高强螺栓连接的可靠性能,首先采用有限元方法建立高强螺栓数值模型,并对模拟方法进行了准确性分析。在此基础上,利用响应面随机有限元法研究了随机变量对高强螺栓结构性能响应的影响,通过随机车流程序计算了非机动车桥梁荷载效应,最后利用可靠度设计方法研究了钢板梁高强螺栓的抗力分项系数。结果表明随机变量变异性对高强螺栓不同目标性能有不同程度影响;非机动车荷载作用下的钢桥高强螺栓设计承载力要稍高于现行规范理论公式计算值。     

大跨多线公铁两用斜拉桥索锚结构疲劳荷载效应

为研究公铁两用斜拉桥索锚结构的疲劳荷载效应,分析多车道公路和多线铁路疲劳荷载谱,讨论疲劳荷载效应组合方法,借助有限元分析软件和MATLAB数据处理平台,确定大跨度公铁两用桥梁索锚结构的疲劳荷载效应,结合同类桥梁样本点参数,回归给出荷载效应值与主跨跨径的定量关系。研究结果表明:根据实际交通量确定的公路和铁路疲劳荷载效应,且可保守取两线客货共线铁路疲劳荷载效应的10%作为公路疲劳荷载效应;各类荷载效应可以选用Miner线性累积损伤等效和BS5400提及的线性叠加的方式进行组合,其中,线性叠加组合值最为保守,组合系数可结合疲劳车(汽车、客货共线列车、客运专线列车)单独作用得到的荷载效应比值确定;随着斜拉桥跨径的增大,拉索疲劳索力幅呈增大趋势,可综合线性方程P_1=2.385L+188.381、二次多项式方程P_2=0.001 1L~2+0.887L+602.456以及指数函数方程P_4=640.623e~(0.001 4L),为公铁两用(铁路)斜拉桥索锚结构初步预测疲劳荷载效应幅值范围,选择合理的公铁两用(铁路)斜拉桥索锚结构类型。     

基于桥梁新旧设计规范变化的汽车荷载效应分析

为掌握和了解桥梁新旧设计规范变化对汽车荷载效应影响和变化规律,以简支空心板梁与T梁作为研究模型,分析了跨径、车道折减、荷载横向分布系数以及荷载加载方式等对汽车荷载效应的影响和变化规律;同时将新旧规范中的汽车荷载模式直接加载到不同跨度的桥梁上,获得了简支梁与T梁内力效应,提出了各类汽车荷载模式和各类桥梁结构型式的作用效应关系,为设计人员分析汽车荷载效应影响和变化规律提供了一种计算方法.