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《同济大学》 2007年
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基于可靠度理论的公路钢桥概率极限状态设计方法研究

李昆  
【摘要】: 我国现行《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)依旧采用容许应力设计方法,目前已经无法很好的适应我国钢桥建设飞速发展的需要。《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T50283-1999)(以下简称《公路统一标准》),已明确指出了基于结构可靠度理论的概率极限状态设计方法是公路工程结构设计的总原则,因此建立公路钢桥概率极限设计方法势在必行。本文在收集了大量数据的基础上,经过统计分析计算,对公路钢桥基于可靠度理论的概率极限状态设计方法进行了深入的研究,对荷载和抗力进行了统计分析,得出了其概率分布和统计参数,提出了公路钢桥的目标可靠指标和抗力分项系数的建议值。本文工作主要体现在以下几个方面: 1.对钢结构构件的自重进行了误差估算,同时结合了现场实测,计算得到构件自重的概率分布和统计参数。另外,将水泥混凝土桥面和沥青混凝土桥面分别与构件以不同的比例进行组合,计算得出了每一种组合下的统计参数,通过分析比较,确定了最不利的组合。分析结果为确定钢桥恒载设计值提供了依据。 2.针对钢材性能变异性,从以下三个方面收集了大量的试验数据以供统计分析。第一,我国若干大、中型钢厂生产的Q235q和Q345qD这两种公路钢桥常用钢材的机械性能试验数据;第二,通过实地调研,获得了位于江苏省的邹区大桥和东岱大桥所用钢材的性能试验报告书和钢材出厂质量证明书共计2563份,钢材强度性能数据合计28652个;第三,为充分考虑焊缝质量对材料性能的影响,收集了东岱大桥的焊缝机械性能评估报告中的试验数据。对以上数据进行了筛选,经统计分析计算得出了构件材料性能不定性的概率分布模型和统计参数。 3.分别就钢材截面几何尺寸不定性、钢材截面几何特性不定性和钢构件截面几何特性不定性三者进行了统计分析,得出了构件材料几何尺寸不定性的统计参数,从相关文献得到了构件计算模式不定性的统计参数。经以上对材料性能不定性、材料几何尺寸不定性和构件计算模式不定性的分析之后,求得了公路钢桥构件抗力的概率分布和统计参数。 4.依照现行的钢桥设计规范,采用一次二阶矩的验算点法,对钢桥结构中轴心受压、轴心受拉、受弯、偏心受压和受剪这五种典型构件进行了目标可靠指标校准。其中,分别考虑了荷载的基本组合和附加组合,汽车荷载服从正态分布和极值Ⅰ型分布,汽车运行一般运行状态和密集运行状态,然后经过综合比较分析得出了钢桥常用的两种钢材在强度极限状态下的目标可靠指标建议值。 5.利用校准得到的可靠指标经过优化计算,求得了以分项系数表达的概率极限状态设计方法的表达式中构件抗力分项系数的建议取值,并提出了公路钢桥的概率极限状态设计表达式。 6.将本文分析得到的公路钢桥目标可靠指标值与《统一标准》和其它相关规范给出的值进行了对比,经分析指出《统一标准》中规定的目标可靠指标的确定中,其构件抗力分析是基于混凝土构件,因此并不适用于公路钢桥的构件可靠度设计。 7.最后,关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U448.36

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【引证文献】
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