结构时变可靠度计算的全随机过程模型

为了对既有结构的可靠性进行正确评估，必须考虑时间变化的影响，对目前可靠度分析中采用的只考虑荷载随时间变化的半随机过程模型进行改进。基于结构抗力和作用效应相互独立的基本假设，充分依据作用效应和抗力的时变特性，考虑结构抗力为独立增量过程，并计算了抗力的自相关系数，得到了计算结构失效概率的近似算法，建立了结构时变可靠度计算的全随机过程模型。通过实例验证，该方法简单易行，便于工程应用，为基于时变可靠度理论的既有结构评估和寿命预测提供理论依据。     

基于贝叶斯方法的时变可靠度分析

针对现役钢筋混凝土桥梁时变可靠度分析的现状,首先根据主观经验信息确定了一个抗力统计参数退化模型,然后结合结构实际检测信息,运用贝叶斯方法综合这两类信息,并进行了推断,从而对模型参数进行了更新,并利用更新后的参数对混凝土模型和钢筋锈蚀模型进行了修正,最后结合已有的荷载效应分析理论,计算时变可靠度,给出了一个计算实例.     

桥梁结构时变可靠度分析计算过程研究

现今桥梁结构可靠度的计算的方法有很多,但是大多数都只是关于桥梁结构时不变可靠度的,所谓的时变可靠度的计算,是针对结构抗力在基准期内是否发生变化的一种称谓。一旦涉及抗力的衰减,桥梁结构的可靠度的计算分析过程就更加复杂起来了,令很多初学者难以理清思路,因此本文介绍了桥梁结构时变可靠度的计算分析过程,以供参考。     

桥梁运营监测数据相关性分析及温度效应剔除

针对某重载铁路桥梁运营监测数据,获取了温度、应变及挠度的基本特征,分析了结构温度与环境温度、结构应力以及结构挠度之间的相关性。进而将运营监测数据的组成分为荷载高频段和长波低频段,采用小波变换,将二者进行分离,分别得到了由温度效应和外部荷载所引起的桥梁应力及挠度数据,结果表明：桥梁结构温度变化主要依赖于其所处的环境温度;主梁截面温度较桥墩截面温度在趋势上更符合环境温度的变化;主梁在纵桥方向上的不同位置具有一致的温度分布形式;温度对桥梁应力和挠度均具有较强的相关性;剔除温度效应得到的列车活荷载作用下桥梁结构的响应结果更为精确,可为后续桥梁运营安全分析与评估提供科学数据和参考。     

既有预应力混凝土桥梁结构承载能力时变可靠度研究

文章在研究了既有预应力混凝土桥梁抗力和荷载时变特性的基础上,建立了现有预应力混凝土桥梁抗弯承载能力的时变可靠度计算模型,讨论了结构时变可靠度的计算方法,编制了可靠度计算实用分析程序,计算了时变可靠度指标,以我国高速公路桥梁中广泛应用的多座预应力混凝土T梁桥为例,在考虑其抗力时变特性的理论基础上,研究承载能力可靠度的衰减规律。     

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.     

桥梁长期健康监测大数据温度与应变特征及关联性分析

针对在珠江黄埔大桥北汊斜拉桥稳定运营阶段采集到的温度和应变大数据时间序列,进行特征分析,获取了温度和应变数据的基本特征,初步探索了二者的关联性。进一步利用傅里叶变换和小波变换对监测数据进行分析。结果表明温度与应变数据存在周期为24 h和12 h的频域成分,并且温度与应变之间有明显的正相关性。最后,建立了斜拉桥的整体和关键局部梁段有限元模型;结合小波变换的小波细节层信息,验证了24 h周期的温度与应变信号之间的关联性,证明了日温对应变有显著的影响。对桥梁长期健康监测温度和应变大数据所采用的数据分析方法及有限元验证方法可为桥梁长期健康监测数据的分析和数据挖掘提供有价值的参考。     

钢筋混凝土简支T梁桥加固后的体系时变可靠度

为分析钢筋混凝土简支T梁桥加固后承栽能力的变化趋势,对钢筋混凝土简支T梁桥上部结构加固前后的体系时变可靠度进行了计算分析．在计算过程中,推导了构件加固前后正截面承载能力的统计参数,并确定了其分布类型,然后利用蒙特卡罗法编制了串联方法计算加固后桥梁上部结构体系时变可靠度的计算程序．计算结果表明,在常用的4种桥梁上部结构加固方法中,体外预应力加固上部结构后的可靠度指标上升幅度最大,且桥梁承载能力再次衰减的速率最小．     

考虑拉索抗力退化的斜拉桥体系可靠度评估

疲劳损伤和大气腐蚀作用致使斜拉索性能退化,影响斜拉桥运营期的安全水平.为了分析拉索抗力退化对斜拉桥体系可靠度的影响,建立了斜拉索抗力退化的串并联概率模型,提出基于机器学习的斜拉桥时变体系可靠度分析方法.以经典斜拉桥和某大跨度双塔混凝土斜拉桥为工程背景,研究了考虑拉索抗力退化的结构时变体系可靠度.研究结果表明:对于稀索体系的小跨度斜拉桥,随着斜拉索抗力的逐步退化,桥梁结构体系的主要的失效路径为由梁和塔的弯曲失效逐渐转变为由拉索腐蚀引起的拉索强度失效;当拉索抗力退化后的可靠度低于主梁关键截面可靠度时,结构体系可靠度将显著降低;对于密索体系的大跨度斜拉桥,在拉索疲劳和腐蚀共同作用下,该斜拉桥体系可靠指标将在29年降低到5.2.     

基于温度效应的桥梁结构模型非线性边界条件参数识别

超静定桥梁结构的温度作用效应会导致桥梁支座变形过大甚至破坏等损伤,从而使桥梁结构支座等局部构件进入非线性.而桥梁结构的温度效应本身又与其刚度和支座边界条件密切相关,因此在进行桥梁结构温度效应的模拟分析中,需要确定桥梁结构的非线性边界条件的参数,从而建立温度效应分析的可靠模型.通过对不同温度模式作用下的具有非线性平动和转动边界条件的梁式结构的温度效应分析,揭示了非线性边界条件参数与结构位移和应变温度效应的关系,并依此建立基于温度作用效应的优化目标函数,通过基于函数梯度的优化算法来实现非线性边界条件参数的识别.根据一座系杆拱桥的实测数据,验证了基于温度效应的边界条件参数识别方法的有效性.     

基于监测数据的混凝土箱梁温度与应变多尺度相关性分析

不均匀的温度分布会使混凝土箱梁产生显著的应力和变形,进而危及结构安全。文章基于一座在役混凝土箱梁的温度与应变监测数据,分析了其温度分布特征及应变演化规律,研究结果表明：箱梁结构竖向以及沿顶板、腹板厚度方向均存在明显的不均匀温度分布;箱梁结构的温度和应变在年和日两个时间尺度上均表现出明显的周期性变化。此外,初步研究了温度与应变的相关性,发现二者的Spearman相关系数达0.91。在此基础上,利用小波变换将应变监测数据分离为不同频率组分,其中a6层和d6层分别与季节温度变化和日温度变化具有显著的关联性,从而进一步揭示了温度对应变的影响机理。研究成果对增强桥梁结构运营期间的安全性和耐久性具有指导意义。     

考虑安全性的桥梁主梁体系可靠性动态藤Copula预测

为合理预测考虑安全性的在役桥梁主梁体系动态可靠性,利用危险监测点的动态极值应力信息,建立藤Copula技术与动态线性模型(DLM)贝叶斯递推过程相融合的贝叶斯动态藤Copula模型(BDVCM),并结合一次二阶矩(FOSM)方法,实现危险监测点失效时变非线性相关的在役桥梁主梁体系动态可靠性预测。采用某桥主梁5个截面的动态监测极值应力数据进行验证分析,研究表明,考虑安全性的监测点失效时变非线性相关的桥梁体系动态可靠性预测值较不考虑监测点失效相关性所得结果大,说明不考虑失效动态非线性相关性所得结果偏保守。     

南京长江第四大桥钢箱梁铺装层温度影响系数分析

为了减少现有的钢桥面铺装层车辙深度预估的误差,提出基于长期实测数据的钢桥面铺装车辙评估模型的温度影响系数计算公式。首先对南京长江第四大桥的实测温度概率统计后采用双高斯函数表征其分布;在此基础上修正了现有车辙评估模型中的温度影响系数公式,并利用车辙实测数据对车辙评估模型计算值进行验证。研究结果表明:钢箱梁复合浇筑式铺装层温度可通过双高斯分布描述其概率分布;计入温度影响系数的车辙深度与实际车辙值之间误差较小,相对误差为15.2%。     

稳健回归分析在斜拉桥温度效应分析中的应用

在桥梁施工过程中,桥梁各构件温度变化对主梁应变的作用机理是复杂的,同时因现场所采数据精度受现场环境因素影响较大,以致在研究桥梁系统温度与桥梁各构件温差对主梁应变作用的规律时增加了难度。为掌握其规律以便预测箱梁的温度效应,基于稳健最小二乘估计理论,建立关于主梁应变与各构件温差的稳健回归模型,对其进行计算分析。结果表明,稳健回归分析具备抗差性,其相应模型拟合优度较好,与多元线性回归分析相比,稳健回归分析在桥梁应变监测应用中效果较好。     

润扬悬索桥钢箱梁结构疲劳应力监测及其分析

分析了润扬悬索桥结构健康监测系统记录的钢箱梁结构主要部件在交通和环境载荷下的应变时程曲线的规律,研究得到了润扬悬索桥钢箱梁结构在正常交通载荷、重车过桥和台风经过时的疲劳应力谱的特征;结合该桥实时监测的温度变化,分析得到了钢箱梁结构应变时程和温度时程之间的关联性.研究结果表明:润扬大桥结构健康监测系统中的局部应变监测系统能够有效提供钢箱梁结构疲劳应力监测信息;目前各监测部位的有效应力幅较低,主要由车辆和环境气温变化共同引起,疲劳应力的平均值与环境气温变化有很大相关性;重型卡车通过对桥梁造成的疲劳损伤增量幅值是一般车辆载荷经过时引起的几十甚至上百倍,因此在特大型车辆通过时需要密切关注和监测其引起的过载及其对疲劳累积过程的影响.     

基于CEEMDAN-NAR-ARIMA组合模型的桥梁监测应变预测

提出了一种基于CEEMDAN-NAR-ARIMA的组合模型用以预测桥梁SHM监测应变数据。针对经典时间序列理论对模态混叠的数据无法有效预测的问题,采用了CEEMDAN方法对桥梁SHM应变监测数据进行了分解,并使用PE方法将分解得到的大量分量按照随机程度进行分类重组形成数个新数据序列,最后结合NAR动态神经网络和ARIMA模型分别对每个新数据序列进行预测并叠加得到了最终的预测值。将该方法用于上海市某座斜拉桥的SHM应变数据预测,结果表明,该方法相比于经典时间序列理论提高了预测的准确性,具有良好的工程应用价值。     

基于台风验证载荷的平台时变可靠性分析与更新

采用泊松过程对台风载荷进行描述,结合抗力衰减函数建立平台时变可靠性分析模型,确定基于验证载荷的平台抗力后验分布函数,从而实现平台可靠性更新;根据台风作用后平台状态与台风载荷分布函数确定验证载荷概率模型。以我国南海东北区块一海洋平台为研究对象,对平台的时变可靠性进行分析与更新,考察平台损伤极限承载能力比CQ与验证时间对可靠性更新效果的影响。结果表明:台风验证载荷能够对结构冗余度较低的海洋平台时变可靠性更新起到明显效果,且反映平台结构冗余度的CQ值越大更新效果越明显;验证载荷出现时间越晚,在初期的更新效果越明显,这个时间大约持续5 a,随后不同时刻验证载荷的更新效果趋于相同。     

混凝土连续梁桥使用期的时变体系可靠度计算

混凝土连续梁桥在使用期间的体系可靠度反映了其整体可靠性水平.由于桥梁在使用期间的抗力是随时间变化的,因此其体系可靠度也具有时变性.介绍并修正了桥梁抗力参数的时变模型和荷载模型,提出了混凝土连续梁桥时变体系可靠度计算方法,并结合一工程实例验证了该方法的可行性与有效性.