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《郑州大学》 2010年
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基于模型修正及体系可靠度的桥梁结构性能评价

俞顺  
【摘要】: 21世纪我国桥梁工程将迎来全面的维修养护期,桥梁结构的病害检测以及结构性能的评价是桥梁进行维修养护的前提。目前,桥梁结构性能评价一般基于承载力评估,极少反映桥梁结构刚度和可靠指标的变化,本文基于模型修正及体系可靠度来评价桥梁结构性能。从静载试验入手,着重分析桥梁结构的刚度,利用静力测试响应,通过模型修正获得桥梁结构的真实截面抗弯刚度,建立分段截面抗弯刚度的极限状态方程,计算各分段截面可靠指标,借助体系可靠度的串联思想,获得桥梁结构的可靠指标,实现对桥梁结构的性能评价。本文的主要内容以及相关结论如下: 1.阐述了基于静力荷载试验结果进行有限元模型修正的基本原理和方法。根据静力荷载试验,利用静力响应信息对初始模型的截面抗弯刚度进行修正。在修正过程中,为了避免直接对单元刚度矩阵进行修正,提出了通过修正结构单元刚度系数及其变化因子向量来实现对截面抗弯刚度的修正。 2.基于Matlab在矩阵计算以及优化算法中的优势,利用Matlab编制了静力模型修正程序。通过算例分析,验证了程序的可行性,实现了对算例简支梁的有限元模型修正,得到了预期的截面抗弯刚度。 3.在模型修正获得桥梁截面抗弯刚度的基础上,建立由修正截面抗弯刚度表示的极限状态方程,计算分段截面的可靠指标。借助体系可靠度的串联思想,获得桥梁结构的可靠指标,实现对桥梁的结构性能评价。 4.通过工程实例,对箱梁结构进行静力荷载试验,应用本文提出的评价方法,对箱梁作出结构性能评价,与常规评价方法(挠度和应力评价方法)比较,两者得出的结论一致,说明本方法能得到预期效果。 本文利用静力有限元模型修正完成了对桥梁结构实际截面抗弯刚度的修正,相比于现有规范对刚度的计算规定更为准确,在此基础上利用可靠度理论分析桥梁的结构性能,为桥梁结构性能评价提供了一种可行且较为合理的思路。
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