确定桥梁评估目标可靠指标的费用效益分析法

结构可靠度理论越来越多地被用到桥梁设计、评估与管理领域。其中一个重要的参数——目标可靠指标的取值直接影响评估结果的合理性。全面考虑了结构在剩余服务期内的结构失效费用、结构养护维修与加固费用和因功能不足引起的附加用户费用,对既有桥梁进行剩余服务期内的费用效益分析,以总费用最小为目标确定可接受的最小结构参数值。通过结构时变可靠度分析方法确定相应于该结构参数的最小目标可靠指标,即为桥梁评估的目标可靠指标值。最后以某钢筋混凝土简支梁桥例证了此方法的可行性与有效性。     

考虑目标可靠指标时变的既有桥梁动态可靠度评估

目标可靠指标是结构可靠性鉴定的基本依据，目前，既有桥梁可靠度评定都没有考虑目标可靠指标的时变性，可能会导致评估结论出现偏差。对考虑目标可靠指标时变的既有桥梁动态可靠度评估方法进行探讨。基于该方法，对马迹塘公路桥进行承载能力可靠度评估，并预测该桥的剩余寿命。     

基于评估荷载发生概率的在役混凝土桥梁可靠度分析方法

针对影响桥梁安全性的因素具有较多不定性的特点,应用随机可靠度理论,对在役混凝土桥梁荷载概率模型、抗力概率模型、可靠度评估流程、可靠度计算方法等方面进行了研究。基于可变荷载在评估基准期内的不同取值方式,提出了基于评估荷载发生概率和基于评估基准期荷载极大值的构件可靠度计算方法。从可靠指标的延续性出发,考虑构件抗力随时间变化,提出在役混凝土桥梁可靠度的预测方法。研究结果表明:两种方法可靠指标预测曲线规律是一致的,后者是前者的特例,且比前者偏于安全;预测初期两种方法可靠指标的计算结果与以往方法较为接近,预测后期两种方法可靠指标下降规律与以往方法基本一致。两种方法均偏于安全,对于荷载随时间增长较快的桥梁结构是适用的。     

既有桥梁承载力评估的全过程动态可靠度法

提出既有桥梁可靠度鉴定的一种新方法一全过程动态可靠度法,该方法综合考虑了抗力、荷载以及目标可靠指标等因素的时变性。基于全过程动态可靠度法,对马迹塘公路桥进行承载能力评估,预测该桥的剩余寿命。     

基于可靠度理论的混凝土桥梁安全性评估方法研究

通过分析我国公路桥梁设计规范承载能力设计表达式,提出了汽车荷载效应调整系数和抗力调整系数的概念,确定了不同破坏形式下在役混凝土桥梁安全性能评估表达式和目标可靠指标,建立了相应的可靠度评估方法。在此基础上,从便于工程应用的角度出发,建立了基于不同需求的在役混凝土桥梁安全性能实用评估方法——基于"双控"思想的安全性实用评估方法,即抗力控制法和汽车荷载效应控制法,并通过工程实例验证了该方法的可行性。     

基于可靠性的桥梁结构弹塑性极限承载力评估

由于目前桥梁结构弹塑性极限承载力评估缺乏确实可行的方法,给桥梁结构的承载力评估带来了不便。基于可靠度理论和单一系数设计准则提出了一种桥梁结构极限承载力评估方法,将目标可靠度指标转换为易被工程设计人员所接受的极限荷载安全系数,并给出了不同安全等级的桥梁结构在不同状态及破坏模式下的相应安全系数容许取值,为桥梁结构的弹塑性极限承载力评估提供了依据。并采用此方法对东江大桥-刚性悬索加劲钢桁桥的最大悬臂阶段及成桥阶段进行评估,结果表明大桥在两阶段下的弹塑性极限承载力均满足要求,同时也验证了该方法简单实用。     

既有桥梁可靠度与安全使用寿命的综合评估

常用的桥梁技术状况评估方法以静力强度为主要指标,所得评估结论一般难以对既有桥梁的可靠度和安全使用寿命做出评估。将结构疲劳损伤的发展速率和构件的冗余度作为影响桥梁可靠度和安全使用寿命的主要指标,提出运用层次分析法(A H P)的基本原理,通过建立基于疲劳损伤评价方法的综合评价模型,评判既有桥梁技术状况。以禹门口公路黄河大桥吊索的综合评估为例,对该方法的实际应用予以说明。     

在役混凝土桥梁安全性评估目标可靠指标研究

通过规范环比法分析比较了建国以来我国颁布实施的6部公路桥梁设计规范的安全度,结果表明,早期规范公路桥梁设计规范中钢筋受拉破坏控制构件的安全系数高于85规范和04规范,但混凝土受压破坏控制构件安全系数基本一致。进而对单一安全系数极限状态表达式进行了可靠度分析,并回归得出了单一安全系数与可靠指标的关系。以此为基础,确定了历版规范对应的承载能力极限状态目标可靠指标。最后根据国内相关规范及研究成果,确定了在役混凝土桥梁安全性评估目标可靠指标,为合理评估在役混凝土桥梁安全性能提供了依据。     

基于时变可靠度理论的钢筋混凝土桥梁安全性评估

该文介绍了一种钢筋混凝土桥梁安全性评估的方法。在对既有桥梁安全性评估时,根据钢筋混凝土桥梁特有的性质,对其进行可靠度计算分析。考虑了钢筋混凝土桥梁在使用过程中混凝土碳化、钢筋锈蚀引起的结构抗力退化,建立结构抗力退化模型。再根据评估基准期的不同,建立了时变荷载效应模型。最后运用JC法计算结构可靠度指标,以评估既有桥梁的结构可靠度。     

验证荷载条件下既有梁桥可靠度分析

分析了抗力服从不同先验分布时其后验分布的数字特征变化规律,建立了验证荷载条件下的抗力概率模型;结合条件概率的方法,建立了验证荷载条件下的结构可靠指标计算公式.并从验证荷载前后结构功能函数相关系数、验证荷载取值等方面对一实例桥梁进行了可靠度分析,同时研究了恒载参数、活载参数对考虑验证荷载的既有桥梁结构可靠度的影响.结果表...     

公路桥梁地震设计状况荷载组合分项系数研究

为了在保障桥梁目标可靠度指标的前提下,确定最优的地震设计状况荷载组合分项系数,使桥梁结构以最为经济的抗力方式抵御外加荷载,从而对现行的桥梁设计规范地震设计状况进行优化,为今后公路桥梁地震设计状况荷载组合计算提供理论依据和指导意见,以2座连续刚构桥为依托工程,建立空间动力有限元模型,采用Monte-Carlo法并基于动态称重（WIM）系统模拟随机车流,进行了数条地震波增量动力分析（IDA）;采用Ferry Borges荷载组合理论求解地震设计状况组合效应分布,依据直接积分法求解桥梁结构的失效概率,从而确定荷载效应分项系数与可靠度指标影响面关系。研究结果表明：荷载效应分项系数的取值与目标可靠度指标的选取息息相关,忽略汽车荷载的地震设计状况风险分析,将严重低估桥梁结构的实际失效概率。为指导高烈度区连续刚构桥的地震设计状况设计,对于E2工况下的地震动输入,地震作用重要性系数λ₁取1.0,桥梁结构跨径对汽车荷载效应分项系数取值产生较大的影响,故选取β_s=3.1~3.4作为Ⅷ度区连续刚构桥地震设计状况设计时目标可靠度指标建议值,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.76;地震基本烈度对汽车荷载分项系数存在一定的影响,在同样的目标可靠度指标建议值下,对于Ⅶ度区地震设计状况,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.652。     

非平稳车载及抗力劣化进程下混凝土桥梁时变可靠性评估

为实现同时考虑车载过程及抗力劣化进程非平稳性的在役混凝土桥梁构件时变可靠性评估，首先，联合时域内的动态广义极值分布模型及蒙特卡洛模拟实现对连续非平稳车载过程的极值建模，介绍基于Gamma过程的在役混凝土桥梁构件抗力非平稳劣化模型的建立及更新；其次，综合考虑边际救生成本准则、个体风险准则及社会风险准则对运营阶段目标可靠度指标取值进行讨论，为时变可靠性评估提供基准安全边界；最后，在基于风险函数的时变可靠性分析方法框架之下建立同时考虑车载及抗力非平稳性的时变可靠性分析方法，其中借助高斯数值积分及泰勒级数展开解决时变可靠性的求解问题，并采用一个实桥分析案例对上述分析流程的应用进行说明。研究结果表明：当荷载参数截口分布呈现多峰形态时，可采用广义极值分布函数族中的极值Ⅰ型分布对其年最大分布进行描述；交通量的持续增长将导致变量年最大分布位置参数的不断提升及尺度参数的不断下降；综合考虑3种可靠度指标分析准则，建议在役混凝土桥梁构件运营阶段年目标可靠度指标取为3.98，具体评估工作中不能忽略基准期对目标可靠度指标的影响；通过时变可靠性评估工作的开展，可获取构件在未来较长服役期内可靠度指标的变化情况、服役状态达到临界安全水平所对应的时间节点以及构件可靠性冗余度的时变情况；该类结果的获取可为在役桥梁全寿命维养策略制定等工作提供直接参考。     

基于模糊神经网络的桥梁诊断辅助系统研究

以桥梁的表观检测数据及无破损检测试验结果为依据,结合专家对系列桥梁的诊断评价结果,利用神经网络、模糊评判等信息处理技术开发了一套用于管理的桥梁诊断辅助系统。该系统可以帮助桥梁管理人员从大量的检测数据中,综合评价桥梁的老化状况。以现场检测得到的数据为例,详细地阐述了系统中桥梁老化评价功能的推理过程,并通过几座桥的检测实例验证了系统的可靠性。系统已在中国和日本的部分地区使用,提高了桥梁的管理工作效率。     

车致疲劳损伤对钢-混凝土组合梁桥极限承载力可靠度的影响

钢-混凝土组合梁桥因其发挥了2种材料各自的优势,被广泛应用于中小跨径的桥梁结构中,而极限承载能力是评判其安全与否最直观的指标之一。为了对现役钢-混凝土组合梁桥的极限承载力进行更为准确的评估,提出一种确定钢主梁极限承载能力可靠度的新方法,该方法能考虑车辆荷载引起的疲劳累积损伤对钢主梁极限承载力的影响。首先建立了三维车桥耦合振动模型,并采用美国AASHTO桥梁设计规范中的Ⅰ形简支钢-混凝土组合梁桥、强度设计车辆荷载模型和疲劳设计车辆荷载模型作为算例进行分析。然后,基于建立的车桥耦合振动程序、S-N曲线和雨流计数法,获得不同桥面状态下强度设计车以不同车速过桥时产生的动力冲击系数和疲劳设计车以不同车速过桥时产生的疲劳损伤累积和最大应力,并根据卡方检验对在不同桥面状态和不同车速下获得的这3个参数的分布类型进行检验。最后,基于剩余强度理论,利用AASHTO规范中规定的桥梁承载力设计方程,建立能考虑桥梁全寿命周期内桥面处于不同状态时车辆过桥产生的累积疲劳损伤对钢主梁极限承载能力折减的极限状态方程,并以此对钢主梁极限承载力的可靠指标进行研究,获得其与疲劳设计车日均通行量的关系。研究结果表明：桥梁极限承载力可靠度会随着疲劳设计车日通行量的增大而降低;钢主梁疲劳累积损伤对其极限承载力折减具有重要影响。提出的方法为准确评估在役桥梁的极限承载能力提供了更为有效的途径。     

恒载性超载对在役桥梁受弯构件可靠性的影响规律

为深入研究恒载性超载对在役桥梁安全性的影响程度,以加固后桥梁名义恒栽效应与原名义恒载效应之比作为恒载超载系数,详细分析了在役桥梁受弯构件可靠指标随恒载超载程度的变化规律.鉴于新老桥梁设计规范极限状态设计表达式的不同,采用<公路工程可靠度设计统一标准>建议的抗力与荷载效应的统计参数,分别计算了与不同恒载超载系数对应的受弯构件可靠指标.计算结果表明,随着恒载标准值效应所占比重的增加,恒载性超载对桥梁结构安全性的影响愈明显.桥梁结构或构件隐含的可靠度越高,相应结构或构件的抗恒载性超载能力越强.在满足目标可靠指标要求的前提下,结构或构件容许一定程度的超载作用.     

大跨径桥梁综合评估中的不确定型层次分析法

针对传统的层次分析法(AHP)的缺陷,在大型桥梁综合评估中引入不确定型层次分析法,并首次将最优传递矩阵法应用到大跨径桥梁的综合评估中,介绍了该方法的基本概念以及解决问题的步骤。将不确定型层次分析法和最优传递矩阵法应用于哈尔滨松花江斜拉桥的综合评估中,建立了该桥的综合评估模型,确定了评估指标的权重并得到该桥最终的综合评估值。结果表明,该方法能够较为全面地考虑影响桥梁安全性和耐久性的主要因素,反映桥梁的综合状况;并能够更好地反映桥梁评估中的模糊性和不确定性,很好地表达桥梁专家的意见。且采用最优传递矩阵法得到的评估指标的权重可信度强、准确度高。因此,不确定型层次分析方法得到的评估结果可靠、适用,从而确保了桥梁的安全与通畅。     

基于美标的桥梁抗震加固评估方法研究

详细论述了美国标准关于桥梁抗震加固设计的评估分析方法，提出了指数法和损伤评估法两种定量的初步评估法。其中，指数法能定量评估旧桥进行抗震加固的迫切性大小，便于相关部门制定区域旧桥抗震加固维修优先级目录。损伤评估法通过易损曲线的建立，侧重评估桥梁进行抗震加固的直接成本，并结合非直接成本评估旧桥抗震加固的合理性。通过中美标设计反应谱的换算，两种方法均可作为国内强震区域旧桥是否需要进行抗震加固或桥梁抗震加固优先级的参考，其中损伤评估法也可以作为国内桥梁抗震加固直接成本估算的参考。最后结合工程实例运用指数法和损伤评估法进行了具体分析运用，对国内大量旧桥进行快速抗震评估具有积极的意义。     

旧桥加固设计的可靠度反问题分析

将可靠度的反问题理论引入到桥梁加固设计中,通过可靠度的反问题分析,对给定可靠度指标的服役桥梁反求出其需要达到的抗力标准值,讨论了不同加固方案下桥梁后续服役期可靠度指标的变化。将该方法与一般的加固设计的结果做比较,结果表明采用该方法的计算结果较为合理,可以为服役桥梁的加固设计提供一个定量分析的指标。     

随机-区间混合不确定性下FRP桁架桥多尺度可靠性分析

桁架结构是FRP材料在新建桥梁结构中应用的主要形式之一,然而由于缺乏设计规范、分析方法和数据信息等,FRP桥梁结构存在真实安全度模糊的问题.针对FRP桁架桥在细-宏观尺度参数均存在不确定性,且同时存在随机不确定性和由于概率信息缺乏而表达为非概率不确定性的问题,提出一种多尺度混合可靠性分析方法,该方法能够处理在概率和非概...