斜拉桥结构可靠性评估及剩余寿命预测

论文摘要

本论文紧紧围绕“斜拉桥结构可靠性评估及剩余寿命预测”这个命题展开相关理论分析研究，通过对大量文献研究内容的分析，选取了基于可靠度理论的计算方法，对斜拉桥结构动态可靠度进行了分析研究，并进行相应的可靠性评估和剩余寿命预测。主要研究工作叙述如下： 首先，充分考虑了斜拉桥结构的几何非线性三大因素的影响，建立了斜拉桥结构有限元计算模型，并结合施工监控信息对模型进行修正，为可靠度分析确定了真实、合理的数值分析基础。 其次，提出采用蒙特卡罗—随机有限元方法，对斜拉桥结构荷载效应进行了计算分析，从而正确反映了斜拉桥结构荷载效应与荷载间的非线性关系。并针对桥梁结构设计和评估对应的不同极限状态，建立不同的荷载效应组合，保证了可靠度计算结果和可靠性评估的一致性。 第三，提出采用灰色系统理论方法，将结构抗力及多个影响因素看作系统进行动态融合分析，避免了目前抗力预测基本模型的经验性较强、对具体结构并不一定适用的缺点，分析结果更符合实际结构抗力变化趋势，在实际应用中应当结合桥梁检测信息进行及时修正处理。 第四，结合可靠性评估建立了可靠度计算分析具体的极限状态方程，确定合适的可靠度分析概率模型，并针对不同极限状态，计算分析了动态可靠指标，为斜拉桥结构可靠性评估的定量化奠定了基础。 第五，以结构动态可靠指标为基础，参照相关规范及相关建议，建立了采用动态可靠指标直接进行可靠性评估的指标体系，并基于该评估体系对斜拉桥结构剩余寿命进行预测，还对考虑最优检测维修方案的寿命预测进行了探讨。 第六，参照斜拉桥结构主梁动态可靠度的基本过程，对南京长江第三大桥主梁可靠度进行了分析计算，对其可靠性进行初步评估，结果表面该桥有较高的安全保障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 既有桥梁结构状态简述
• 1.2 桥梁结构可靠性评估及其方法
• 1.2.1 桥梁结构可靠性评估定义
• 1.2.2 安全性评估及评估方法
• 1.2.3 适用性评估及评估方法
• 1.2.4 耐久性评估及评估方法
• 1.2.5 总体可靠性综合评估及评估方法
• 1.3 桥梁结构剩余寿命预测及其方法
• 1.3.1 结构使用寿命的定义
• 1.3.2 使用寿命预测方法
• 1.4 桥梁结构可靠度理论研究
• 1.5 本文主要研究工作
• 第2章 斜拉桥结构可靠度分析基础模型
• 2.1 桥梁结构可靠度理论
• 2.1.1 靠度基本理论
• 2.1.2 结构可靠度计算方法
• 2.2 斜拉桥结构计算模型分析
• 2.2.1 本文算例基本概况
• 2.2.2 斜拉桥结构几何非线性效应
• 2.2.3 斜拉桥结构计算模型的确定
• 2.2.4 主要随机变量统计特征
• 2.3 桥梁全寿命过程可靠性分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 斜拉桥结构荷载效应（S）分析
• 3.1 荷载分类及概率统计分析
• 3.1.1 施工期荷载统计分析
• 3.1.2 正常使用期荷载统计分析
• 3.2 荷载效应分析方法
• 3.2.1 随机有限元方法
• 3.2.2 采用蒙特卡罗-有限元法分析荷载效应
• 3.3 荷载效应分析（S）
• 3.3.1 施工阶段
• 3.3.2 结构运营阶段
• 3.4 本章小结
• 第4章 斜拉桥结构抗力效应（R）分析
• 4.1 抗力分析基本概念
• 4.1.1 抗力基本影响因素
• 4.1.2 抗力时变基本模型
• 4.2 桥梁全寿命过程抗力时变模型
• 4.2.1 施工期抗力模型
• 4.2.2 结构运营期抗力衰减时变模型
• 4.3 抗力衰减时变模型
• 4.3.1 抗力衰减时变主要影响因素
• 4.3.2 抗力衰减时变模型
• 4.4 基于灰色系统理论的时变抗力预测模型
• 4.4.1 灰色系统理论
• 4.4.2 时变抗力预测具体过程与步骤
• 4.5 本章小结
• 第5章 斜拉桥结构动态可靠度分析
• 5.1 极限状态方程的确定
• 5.1.1 基于承载能力极限状态的安全性评估
• 5.1.2 基于正常使用极限状态的适用性评估
• 5.1.3 基于耐久性极限状态的耐久性评估
• 5.2 桥梁结构可靠度计算方法
• 5.2.1 可靠度计算概率模型
• 5.2.2 可靠指标计算方法
• 5.3 全寿命期内结构动态可靠度计算分析
• 5.3.1 施工期可靠度分析
• 5.3.2 结构运营期动态可靠度分析
• 5.4 斜拉桥结构体系可靠度
• 5.5 本章小结
• 第6章 桥梁结构动态可靠性评估及剩余寿命预测
• 6.1 基于可靠度理论的可靠性评估
• 6.1.1 目标可靠指标的确定
• 6.1.2 基于动态可靠度的可靠性评估体系的建立
• 6.2 基于可靠度理论的寿命预测方法
• 6.2.1 基于动态可靠度的剩余寿命预测
• 6.2.2 基于动态可靠度并考虑最优检测维修方案的寿命预测
• 6.3 本章小结
• 第7章 南京长江第三大桥主梁可靠度分析
• 7.1 南京长江第三大桥概况
• 7.1.1 设计基本概况
• 7.1.2 全桥主要随机变量的统计特征
• 7.2 动态可靠度分析
• 7.2.1 施工阶段
• 7.2.2 结构运营阶段
• 7.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文与参加的科研项目