矿山法地铁隧道二衬结构安全系数及可靠度计算方法研究

以北京地铁四号线某大断面矿山法隧道为背景,分别应用初期支护与二次衬砌共同承受全部荷载的计算模式与不考虑初期支护承载而由二次衬砌单独承受全部荷载的计算模式进行隧道截面安全系数和可靠度指标的计算,结果表明:两种承载模式得到的结构最不利截面安全系数均能满足要求,但二衬结构单独承载模式得到的最不利截面结构可靠度指标偏低.为确保根据不同承载模式得到的计算结果基本相同,在应用响应面法分析隧道衬砌结构荷载效应的基础上,采用了等效地层弹性抗力系数来表征初期支护对结构承载的贡献,为解决地铁隧道结构设计中由于结构承载模式不同而造成的计算结果差异提供了一个途径.     

既有钢筋混凝土桥梁正常使用极限状态可靠度分析

分析了既有钢筋混凝土桥梁正常使用极限状态可靠度分析的特点;研究和讨论了模糊失效界限和荷载等级提高对既有桥梁正常使用极限状态可靠度影响;以钢筋混凝土最大裂缝宽度作为构件正常使用状态的分析对象,建立了混凝土构件在正常使用状态下的极限状态方程,并根据一座实际桥梁的检测资料进行了可靠度计算,讨论了正常使用情况下各个因素对混凝土构件可靠指标的影响.     

大跨度钢管混凝土窄拱桥稳定性可靠度分析

铜瓦门大桥是一座主跨238 m、桥面宽10 m、宽跨比1/23.8的中承式钢管混凝土提篮拱桥.该桥设计采用了只由两根钢管混凝土弦杆和钢管腹杆组成的平面桁架拱肋.稳定安全性成为该桥结构设计的控制因素.首先根据钢管混凝土拱桥主要理论,在充分考虑材料性能、结构几何参数和计算模式的不定性基础上,建立了拱肋5个典型截面稳定性失效模式下的功能函数,获得了拱肋局部稳定性的可靠指标,各可靠指标均满足公路桥梁结构构件安全等级为一级的延性破坏目标可靠指标要求.然后采用与结构可靠度几何法相结合的响应面样本选取的新方法,进行了整体稳定性的可靠度研究,计算结果为平面桁架式拱肋的应用提供了理论基础,并进一步证明平面桁架式拱肋为大跨度钢管混凝土窄拱桥提供了一个有效的竞争方案.     

基于变权重和D-S证据理论的桥梁安全评估

桥梁结构的安全评估受环境侵蚀、材料老化、外部荷载等多源因素的影响,采用单一指标评价桥梁的安全性容易产生误判.因此,提出一种基于信息融合的多因素桥梁安全评估方法.该方法首先确定每种因素的变化区间,通过多工况数值计算提取典型的力学指标,利用信息熵和模糊层次分析法确定指标的变权重及单指标的等级划分原则并转化为基本概率指派函数.采用Dempster组合规则确定融合后的安全等级,从而建立桥梁的安全评估先验数据库.将该方法应用于预应力连续梁桥的安全评估中,结果表明该评估方法客观、合理,具有一定的工程实用性.     

使用碳纤维板加固的RC梁桥服役过程可靠度指标分析

基于大气环境下混凝土强度的衰减模型和钢筋的锈蚀模型,考虑材料性能、几何参数和计算模式的不定性,建立了服役RC桥梁加固前和加固后的抗力时变模型。并结合一座实桥运用JC验算点法,计算出了服役50年的桥梁在加固前和加固后的可靠度指标,加固前可靠度指标降为3.576 4,通过碳纤维板加固后可靠度指标提升至4.611,满足了规范对可靠度指标的要求,且在今后50年服役中都能满足可靠度要求。算例分析表明该加固方案是可行的。最后对恒载的变异系数和活载的变异系数进行了分析,发现汽车活载对可靠度指标的影响最大,验证了交通量的变化是影响目前桥梁结构功能退化的主要原因这一结论。     

蝴蝶拱桥活载受力行为的试验研究

 中山市长江大桥是世界上首座已建成的蝴蝶拱公路桥。为验证结构体系的可靠性与设计的合理性,基于静载试验实测数据及有限元分析结果,对该桥在试验荷载作用下的受力行为进行了分析和研究,研究结果表明：该桥传力流畅,变形态势合理,承载能力能满足设计荷载的要求;主要构件的几何尺寸、刚度匹配较好;闭合结构在活载作用下能够平衡部分恒载反应,基本实现推力自平衡。     

考虑不同失效准则的基桩目标可靠度研究

以国内习惯采用的s-lg t失效准则为基准,给出了不同失效准则下单桩承载力的目标可靠度和安全系数的计算方法.算例分析表明：利用不同的失效准则确定出的目标可靠度和安全系数不同,且相差较大,但是桩基安全性并没有发生变化,只是采用的衡量标准不同.桩基设计时,首先要确定所采用的失效准则,利用不同的失效准则得出的设计参数是不同的.     

高层建筑结构防倒塌设计的弹塑性变形分析

为防止高层建筑结构的突然倒塌,在保证三水准设防要求的前提下进行第二阶段设计时,必须进行结构弹塑性变形分析,结合2010年新抗震规范分析了弹塑性变形的影响因素和计算方法,以确保设计时结构的安全可靠性。     

偏心受拉转换梁的“强剪弱弯”设计可靠度分析

为实现钢筋混凝土斜柱式或斜撑式转换结构构件"强剪弱弯"的概念设计,保证斜柱或斜撑与框支柱之间的转换梁在偏心受拉状态下的"强剪弱弯"设计,采用可靠度的Monte Carlo分析方法,把转换梁看作由偏心受拉破坏与受剪破坏组成的串联体系,对按现行建筑结构规范设计的钢筋混凝土转换梁在偏心受拉状态下的"强剪弱弯"抗震可靠性进行了分析,研究了不同荷载比值(地震作用与自重荷载比值)、不同截面、材料强度等级和不同配筋率对偏心受拉梁"强剪弱弯"可靠度的影响。在此基础上,针对一、二级抗震等级偏心受拉转换梁"强剪弱弯"的设计,对目标可靠指标的剪切增强系数进行了校核,为合理地确定剪切增强系数提供参考。     

基坑抗隆起稳定性研究新进展

坑底隆起易造成基坑坍塌及邻近建(构)筑物不均匀沉降,是影响基坑安全的关键因素之一。针对近10年国内外基坑抗隆起稳定性研究进展,阐释了基坑宽度、土体各向异性及支挡结构嵌固深度等因素对坑底抗隆起稳定性影响规律,列举了近年来基于地基承载力模式及圆弧滑动模式的基坑抗隆起安全系数改进公式,对比了不同改进公式对应的破坏机制及适用范围。进一步介绍了可靠度分析方法在坑底隆起失效概率计算中的运用及失效概率影响因素。最后总结了圆形基坑及坑中坑式基坑坑底隆起破坏机制及抗隆起安全系数计算方法。得到以下结论:(1)基坑越窄、土体各向异性比越低及支挡结构嵌固段越深对基坑坑底抗隆起稳定性越有利,但当支挡结构位于均质土层且端部未嵌入较硬土层时无法体现此规律;(2)基坑坑底隆起的失效概率与岩土体材料及土体参数的空间变异性有关,与安全系数无直接联系;(3)由于尚未建立统一的计算模型,且如何考虑三维效应及拱效应也未明确,圆形基坑抗隆起稳定性分析至今未有统一定论;坑中坑式基坑内外坑间距决定抗隆起破坏机制,抗隆起安全系数应根据内部型及外部型两种不同破坏机制分别计算。     

简支正交异性夹层桥面板稳定性能分析

采用实验和数值计算方法,研究了简支正交异性钢板-聚氨酯夹层桥面板的稳定性能.通过弹性稳定计算研究了该种桥面板几种参数变化对前4阶屈曲模态的影响,以及考虑材料及几何非线性稳定计算对临界荷载的影响.结果表明:夹层桥面板处于受压状态时,车轮作用对顶、底面钢板应力的影响程度会有较大差别;芯层厚度、纵向加劲肋间距、钢面板厚度3个参数中,前两个参数对桥面板的稳定性能影响较大;设计时建议先设定合理的夹层板厚度,再通过试算选择纵向加劲肋间距,工作量会较少.     

河流冲刷下桥梁桩基稳定性三维仿真

传统方法在进行桥梁桩基稳定性仿真分析时,受到桥梁桩基数据采集维度的限制,导致桥梁桩基稳定性分析结果的可信度较低。为此,引入三维分析方法对河流冲刷下桥梁桩基稳定性进行研究。构建稳定性计算指标与判断标准,搭建桥梁桩基三维本构、桥梁桩基环境和三维河流冲刷环境子模型,组建成桥梁桩基稳定性计算数字模型。计算河流冲刷力,并以此作为模型的输入量,实现桥梁桩基稳定性分析。将设计的稳定性分析方法应用到实际工程项目中,设计对比实验验证不同河流冲刷条件下桥梁桩基的稳定性分析结果。结果表明,本文方法的可信度远远高于其他方法,稳定性更高。     

混凝土剪力墙受剪承载力可靠度分析

针对我国规范未对剪力墙受剪承载力可靠指标进行校准,本文研究钢筋混凝土剪力墙受剪承载力的可靠度水平.根据剪力墙抗剪公式所依据的试验及试件情况,收集并筛选截面型式、混凝土类型、配筋型式、破坏形态等方面与其一致的74片剪力墙试验数据,对试件承载力的试验值与规范公式计算值进行分析,得出剪力墙受剪承载力计算模式不定性统计参数,进而得出抗力统计参数和概率分布类型;采用考虑基本变量概率分布类型的验算点法进行可靠指标计算.结果表明:现行规范剪力墙受剪承载力可靠指标低于目标可靠指标3.7的要求,其中荷载效应比、剪跨比、轴向压力、配筋率、混凝土强度等级对可靠指标影响较小,风荷载与永久荷载效应比对可靠指标影响较大,分布钢筋采用HPB300时的可靠指标在同等条件下较小.为保证剪力墙受剪承载力可靠指标满足目标可靠指标要求,引入承载力调整系数0.95对现行计算公式进行修正,修正后计算公式的可靠指标均值为3.738.     

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.     

全混凝土无背索斜拉桥的运营安全分析

为研究全混凝土无背索斜拉桥结构在超载运营时的安全状态,以某桥为背景,采用空间结构有限元数值分析方法,基于双重非线性理论对无背索斜拉桥进行极限承载力分析。在设计车道荷载作用下,通过迭代计算多倍活荷载分析了桥梁结构首次出现开裂、斜拉索应力超过安全限值直至结构形成机构而进入破坏阶段的全过程结构安全系数,并得到结构应力、变形、索力等主要力学参数的变化规律。研究表明,此桥在主跨区域满布荷载时,截面的最不利开裂荷载为2.22倍的活荷载;拉索应力满足规范要求时最不利为6.14倍的活荷载;结构破坏时的最不利荷载为12.10倍的活荷载,且车辆偏载时的安全系数均小于中载。因此,该桥在运营过程中,应重视长索的索力状态,并尽量避免主跨区域重载车辆偏载停滞。     

基于可靠度的桥梁使用寿命分析

为了对桥梁结构进行寿命分析,基于蒙特卡罗计算方法,运用了ANSYS有限元程序,以时间为基本变量的材料性能参数和荷载变化特征为变量,建立了桥梁结构的抗力与荷载模型,计算出桥梁结构的应力、变形值,再由2条桥梁可靠性判定准则推算出桥梁在不同运营时期的可靠概率,由此可以得出桥梁的时间-可靠概率关系曲线,从而可以从曲线图中读取不同使用期的可靠概率,推算出桥梁的使用寿命和剩余使用寿命。     

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;其次,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。     

荷载横向分布计算方法比较分析

荷载横向分布系数是桥梁设计计算的首要任务,关系到结构的安全性和可靠性.通过对一座标准T梁桥的荷载横向分布影响线进行计算,并与试验结果对比,分析了几种横向分布计算方法的区别与联系,总结了各方法的优缺点与适用性.     

大跨度钢拱桥有限元模型计算分析

以东平大桥为背景,采用桥梁专用有限元软件MIDAS/CIVIL建立全桥空间模型. 对各种工况进行计算,得出各种工况下的挠度值、应力值,评估其结构的安全性. 计算结果表明:该桥在设计荷载下的最大挠度值均小于规范规定值,在荷载组合下的最大应力未超过材料的屈服强度,并具有一定的应力安全储备.     

基于改进响应面法的在役PC桥梁承载力可靠性

提出改进响应面法研究在役PC桥梁承载力可靠性问题。利用神经网络模型拟合功能函数,采用JC法计算出桥梁结构构件的可靠指标,并进行了可靠性分析。工程实例分析表明：该方法建立的神经网络模型能够显示化表示复杂的桥梁承载力功能函数;随着使用年限的增长,桥梁上部结构的可靠指标计算值逐渐减小,说明上部结构抗力出现衰减;应用改进响应面法对在役PC桥梁承载力的可靠性计算是可行的。