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...     

基于大涡模拟超大型冷却塔施工期 风荷载时域特性分析

现有冷却塔风荷载研究成果均忽略了施工期的影响,以国内在建世界最高220 m超大型冷却塔为对象,基于大涡模拟(LES)方法获得了施工期冷却塔周围流场信息和三维气动力时程,并将成塔平均风压分布结果与规范及实测曲线进行对比验证了数值模拟的有效性.在此基础上,对比分析了冷却塔施工期平均风压分布规律和流场特性,并基于不同工况下冷却塔周围速度和涡量变化提炼出施工期流场特性与作用机理,揭示了施工期冷却塔脉动风压、极值风压、升/阻力系数及测点间相关性的分布规律,最终基于非线性最小二乘法原理给出了随高度变化的极值风压拟合公式.研究结果表明,端部效应的影响使冷却塔负压极值随施工高度增加由-3.91升至-1.75后降至-2.28,升力系数随施工高度增加逐渐减小,而阻力系数呈先减小后增大的趋势,脉动风荷载的相关性随高度变化先增强后变弱.主要结论可供此类大型冷却塔施工期设计风荷载取值参考.     

既有大跨空间钢结构安全性评定方法

从构件角度对既有大跨度空间钢结构的安全性评定方法进行研究,根据<建筑结构可靠度设计统一标准>(GB 50068-2001)规定的结构构件承载能力极限状态的可靠度指标,提出既有钢结构构件的安全性等级应划分为安全与不安全两等级.基于荷载模型和抗力模型,确定了作用于既有大跨空间钢结构的各类荷载标准值.以分项系数确定的抗力与可靠度指标确定的抗力相对误差最小为原则编写可靠度程序,得到适合既有大跨空间钢结构评定的γG=1.2,γQ=1.3,以及各类构件的最优抗力分项系数.在综合考虑构件权重的基础上,提出了以整体性、承载安全性和整体稳定性的最低等级作为结构安全性等级的安全性评定方法.     

超大型双曲冷却塔风荷载作用影响研究

冷却塔是火力发电厂汽轮机组重要的冷端设备之一,作为一种双曲线型钢筋混凝土薄壳结构,常为发电厂作为水冷却设备使用,其运行性能对电站的安全经济运行有重要的影响。其中自然通风逆流式双曲冷却塔是目前国内火力发电厂中应用最为广泛的一种冷却塔结构形式,其热力性能受周边环境因素影响较大,在结构方面尤其在受到侧向风荷载的作用下使得冷却塔上部通风塔筒受力极不均匀。文章通过采用Ansys有限元数值模拟分析的方法,采用beam4和solid65两种单元对冷却塔整体结构进行三维建模,并对其进行在风荷载作用下的线性静力分析和屈曲分析。风荷载对于结构的影响相对于其他结构来说,变截面双曲钢筋混凝土薄壳结构对脉动风荷载的影响更为敏感,故在设计中不仅需要验算其结构的抗风性能,并且对其之间的相互干扰效应也要引起足够的重视。     

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.     

关于我国铁路桥梁设计风荷载与地震力问题

本文是一份中间报告.首先叙述可靠度设计法中水准Ⅰ规范与水准Ⅱ规范的根本区别,并着重在作用 S 与抗力 R 的各项系数方面.然后说明风荷载重现期 T 与结构设计使用期 N的关系.     

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。     

随机干扰作用下冷却塔结构动态响应的数值分析

双曲型冷却塔为钢筋混凝土薄壳结构,其特点是体积庞大且自重轻,在结构设计中,必须系统分析冷却塔在风荷载和地震荷载作用下的结构复杂响应,以评价其易损性和安全性.针对某高度180 m的大型双曲冷却塔,首先建立塔筒—支柱—环基—刚性地基耦合模型,采用混凝土损伤塑性模型,计算冷却塔前50阶模态参数;其次基于结构随机振动理论和方法,采用线性滤波器的AR法拟合脉动风压时程曲线,用ABAQUS软件分析冷却塔的脉动风致响应;选取San Fernando波作为输入荷载分析冷却塔地震响应;最后考虑脉动风和地震波共同作用,分析冷却塔的复杂耦合动力响应.结果表明,基于随机干扰模型的冷却塔结构复杂响应的数值模拟能有效评价其风振响应和地震响应.     

风-雨共同作用特大型冷却塔表面风荷载与作用机理

强风暴雨极端气候条件下,暴雨会直接影响塔筒表面气动力并改变脉动风的湍流特性,而传统研究大多仅关注风单向驱动雨对于结构表面的冲击力.为解决该问题,针对中国已建成的高为210.0 m的超大型冷却塔,首先基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)手段采用连续相和离散相模型分别展开风、雨场的模拟计算.在此基础上,揭示风雨场雨滴运行速度和轨迹的作用机理,并针对9种不同风速和降雨强度组合的塔筒内、外表面风雨荷载,雨压以及等效压力系数等展开定性和定量的对比分析.提出的超大型冷却塔风雨等效内、外压系数可以很好地预测此类极端条件下的表面荷载取值.     

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。     

基于贝塔分布的抗拔桩承载力可靠度分析

以12根抗拔桩承载力为研究对象,利用4参数的贝塔分布拟合出抗拔桩承载力试计比（承载力实测值和计算值的比）的概率分布.通过K-S检验法检验指出：贝塔分布的拟合精度优于常见的正态分布、对数正态分布和极值I型分布.利用蒙特卡罗法计算出抗拔桩承载力的可靠度指标,计算结果表明：承载力试计比的均值、荷载组合、荷载比和安全系数对可靠度有显著的影响.最后利用荷载抗力系数设计法给出了抗拔桩的抗力系数.     

浅述钢筋混凝土结构施工期可靠性分析与控制

结构在施工期可靠度的分析对于保证结构施工安全具有重要的意义,本文结合钢筋混凝土结构在施工期的特点,对结构在施工期内的荷载及抗力的特点进行了分析,并对施工期的可靠性分析方法及施工期结构的可靠性控制进行了阐述.     

冷却塔外伸刚性环施工三角架结构有限元分析

电厂双曲线冷却塔外伸刚性环施工时,由于结构变化导致支模系统的施工荷载相比于筒壁的施工荷载显著增大.针对支模三角架系统强度刚度不足,提出三种三角架结构加固方案并进行有限元力学计算分析,获得施工过程中三角架结构的变形和应力分布情况.根据计算结果对比分析三种加固方案的合理性,为冷却塔外伸刚性环施工提供参考.     

基于时变可靠度的梁桥性能退化研究

通过分析混凝土结构耐久性退化原理,得到钢筋和混凝土材料性能的时变过程,进一步建立抗力与荷载的随机过程.通过将设计基准期等分成N段,求得每段内的可靠度,根据可靠度的概率意义得到时变可靠指标.比较了JC法与蒙特卡罗抽样法的计算精度,结果表明可以用JC法代替蒙特卡罗法计算时变可靠度指标.研究了混凝土保护层厚度和荷载变化对时变可靠指标的影响.     

基于可靠度的桥梁船撞作用荷载组合分项系数

对船撞偶然组合问题,现行的桥梁设计规范给出了相应的组合分项系数。为了分析现行规范给出的分项系数下桥梁结构可靠度指标水平,寻求荷载组合分项系数与桥梁结构可靠度指标之间的关系,需要对桥梁船撞偶然荷载组合进行深入研究。基于有限元-神经网络-Monte Carlo(FA-M)法和极限状态设计法,计算桥梁结构船撞偶然组合不同荷载分项系数下的可靠度指标。以练江1号桥主桥为依托工程,采用有限元软件建立全桥空间有限元动力模型,以荷载冲击谱模拟船撞桥墩的动力时程,塔克斯特拉准则作为荷载组合理论依据,确定船撞荷载与汽车荷载作用下结构的失效模式。提取船撞荷载与荷载效应样本、汽车荷载与荷载效应样本、船撞和汽车荷载组合与荷载效应样本,对这些样本进行BP神经网络训练,当训练结果满足精度要求时,对船撞荷载分项系数ψCV取1.0,汽车荷载分项系数ψLL分别取0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0,并采用Monte Carlo法计算各分项系数下桥梁结构的失效概率和可靠度指标,将不同分项系数下的可靠度指标与目标可靠度指标进行比较。研究结果表明:跨径在150m以内的连续刚构桥荷载组合分项系数ψCV、ψLL,建议其值为1.0、0.8;F-A-M法可以方便、快速地求解桥梁结构船撞偶然组合下的可靠度指标,建立可靠度指标β与船撞荷载分项系数ψCV、汽车荷载分项系数ψLL的影响面关系,并给出荷载分项系数建议值,为船撞偶然组合设计及桥梁船撞的风险评估提供依据。     

考虑容许沉降影响的群桩抗力系数和安全系数的可靠度设计

利用单桩可靠度设计方法,考虑群桩效应和系统效应的影响,提出基于沉降控制条件的群桩抗力系数和安全系数的可靠度设计方法。研究了土体性质、桩型、承台、系统效应和容许沉降等因素对群桩抗力系数和安全系数的影响。结果表明:群桩抗力系数随系统效应系数的增大而增大,系统效应越强,可采用较高的抗力系数进行群桩可靠度设计;群桩抗力系数随容许沉降的增加而增大,但增长幅度逐渐减小,随容许沉降条件的放宽,群桩抗力系数设计依赖于承载力因素而非沉降因素;无黏性土、低承台条件下群桩抗力系数设计值大于黏性土、高承台条件下群桩抗力系数设计值;安全系数随系统效应系数的增大而减小,随容许沉降条件的放宽而降低。     

超限超载交通对桥梁疲劳损伤及可靠度的影响

为了简便、快速地评估交通荷载对桥梁结构疲劳损伤的影响,采用定性分析结合数据拟合的方法建立车辆荷载参数与结构疲劳损伤度之间的量化关系。根据疲劳极限状态方程,考虑到应力与内力的关系,获得疲劳损伤度与疲劳可靠度之间的关系,并进一步建立车辆荷载参数与结构疲劳可靠度之间的量化关系式,为准确、快捷地评估车辆荷载对结构疲劳损伤及可靠度的影响提供一种实用方法。根据该关系式,分析超载超限交通对结构疲劳可靠度的影响。研究结果表明:简支梁结构的疲劳可靠度随着荷载系数K的增大呈对数关系降低;较大的车辆轴距对降低结构的疲劳损伤、提高疲劳可靠度有利。     

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.     

超大直筒-锥段型钢结构冷却塔内压效应

基于计算流体力学方法(CFD)对某在建亚洲最高(189 m)超大直筒-锥段型钢结构冷却塔进行数值风洞模拟,提出直筒和锥段典型断面处表面绕流和尾迹特性,同时分析直筒和锥段内表面平均风荷载分布特性,并给出相应的体型系数拟合公式。基于有限元方法对超大直筒-锥段型钢结构冷却塔分别进行3种工况(内压作用、外压作用、内外压共同作用)下的静风响应分析,研究内压效应对超大型直筒-锥段钢结构冷却塔的主筒、加强桁架和附属桁架三部分结构风致响应的影响规律。研究结果表明:锥段内表面体型系数在迎风面与直筒段数值相近,其他部位偏离较大;内压效应对结构负向位移、主筒负压极值区的横杆轴力、附属桁架横杆轴力及上部加强桁架支撑轴力影响相对较大。     

超、特高压交直流同塔多回线路杆塔的可靠度影响因素研究

为探究超、特高压交直流同塔多回线路杆塔可靠度指标的影响因素,并对构件可靠度指标的提高措施进行研究,依照国家现行规范,采用一阶可靠性方法(FORM)对河西走廊即将实施的±800kV/750kV交直流同塔多回线路杆塔进行了详细的可靠度分析。分析结果表明：可变荷载效应比重、线条风荷载效应比重、轴心受力强度、轴心受压稳定以及风荷载重现期对可靠度指标均有一定影响;通过提高结构重要性系数能够提高杆塔构件的可靠度指标,但同时伴随着塔重的增加以及更大经济的投入。