大跨橋梁動(dòng)力可靠度方法研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)可靠度理論基于經(jīng)典的靜力可靠度理論，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)、決策分析等工程領(lǐng)域。由于結(jié)構(gòu)動(dòng)力可靠度理論研究起步較晚，且難度大問題多，甚至一些基本問題都未很好解決。結(jié)構(gòu)動(dòng)力可靠度分析對(duì)主要承受動(dòng)荷載的橋梁結(jié)構(gòu)而言是相當(dāng)重要的。尤其是在車輛荷載作用下，其動(dòng)力可靠度分析更不可或缺。本文主要進(jìn)行了結(jié)構(gòu)動(dòng)力可靠度基本理論研究，并應(yīng)用相關(guān)研究成果進(jìn)行了大跨橋梁的動(dòng)力可靠度分析。本文工作主要包括以下幾個(gè)部分。
　　 1.確定荷載的統(tǒng)計(jì)特征

2、是公路橋梁動(dòng)力可靠度分析中的一個(gè)重要的問題。依據(jù)某一新修公路的交通統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，基于LM數(shù)值迭代法，首次采用一個(gè)極值Ⅰ型函數(shù)、一個(gè)正態(tài)分布函數(shù)和一個(gè)對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)對(duì)其概率分布進(jìn)行描述，計(jì)算結(jié)果表明，擬合效果較好，可以通過99％的K—S檢驗(yàn)。
　　 針對(duì)可靠度分析中參數(shù)的變化，討論并研究了隨機(jī)變量三種類型的靈敏度指標(biāo)S(1)i、S(2)i及S(3)i，隨后詳細(xì)分析非正態(tài)分布變量及統(tǒng)計(jì)相關(guān)變量轉(zhuǎn)換為獨(dú)立正態(tài)分布變量的方法，并給出了算例

3、。
　　 2.討論和推導(dǎo)了單自由度、多自由度及無限自由度的隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)，詳細(xì)分析了考慮阻尼影響的多自由度和無限自由度體系的復(fù)特征值和復(fù)模態(tài)的求解。并以某橋?yàn)槔?，根?jù)實(shí)測(cè)的阻尼比，分別采用三種阻尼模式，分析了該橋基于復(fù)數(shù)域的頻率和模態(tài)，并隨阻尼比的變化，分析了其對(duì)頻率和模態(tài)的影響。
　　 3.基于首超破壞機(jī)制，推導(dǎo)了平穩(wěn)Gauss白噪聲激勵(lì)下單自由度系統(tǒng)、簡(jiǎn)單多自由度系統(tǒng)的動(dòng)力可靠度，詳細(xì)分析了無阻尼和有阻尼的兩種情況。結(jié)

4、果表明，在平穩(wěn)Gauss白噪聲激勵(lì)下，無阻尼系統(tǒng)的動(dòng)力可靠度無解，此外作者還給出了有阻尼的單自由度系統(tǒng)及簡(jiǎn)單多自由體系的動(dòng)力可靠度的解析解。
　　 4.針對(duì)動(dòng)力可靠度，首先分析了兩種典型的破壞機(jī)制——首超破壞機(jī)制和疲勞破壞機(jī)制。并對(duì)Gauss分布法、Reyleigh過程法、Possion過程法和數(shù)值模擬法等進(jìn)行了分析。以此為基礎(chǔ)，結(jié)合振型分解法，采用Possion過程法和修正的Possion過程法，編制了平面桿系動(dòng)力可靠度分析程

5、序——《PMDK動(dòng)力可靠度分析程序》。
　　 5.結(jié)合《PMDK動(dòng)力可靠度分析程序》，以大洋江大橋及淇江大橋?yàn)槔敿?xì)分析了大橋的基頻與振型，以此為基礎(chǔ)，根據(jù)首超破壞機(jī)制，采用位移雙側(cè)界限，計(jì)算其在車輛荷載作用下的動(dòng)力可靠度，分析了沿主梁方向的動(dòng)力可靠度(UY、ROTZ)的變化規(guī)律。計(jì)算表明，除個(gè)別點(diǎn)外，兩座大橋ROTZ動(dòng)力可靠度沿全橋基本一致，而UY動(dòng)力可靠度的變化規(guī)律就顯得復(fù)雜，針對(duì)不同的橋型，規(guī)律不同。隨著阻尼的變化，作者

6、分析了兩座大橋的動(dòng)力可靠度變化規(guī)律。計(jì)算表明，隨著阻尼比的增大，UY動(dòng)力可靠度逐漸增加，ROTZ動(dòng)力可靠度變化規(guī)律相對(duì)復(fù)雜一些，既有增加也有減小，針對(duì)不同的橋型，其變化的規(guī)律不同。針對(duì)彈性模量的變化，研究了彈性模量的變化對(duì)動(dòng)力可靠度的影響。計(jì)算表明，大洋江大橋動(dòng)力可靠度隨著彈性模量的增加逐漸減小，而淇江大橋則規(guī)律不明顯。隨著時(shí)間的增加，兩座大橋的動(dòng)力可靠度明顯下降，兩個(gè)實(shí)例均表明，當(dāng)T=100時(shí)，大橋動(dòng)力可靠度接近于0。最后采用蒙特卡羅

7、法，針對(duì)兩個(gè)算例，驗(yàn)證了《PMDK動(dòng)力可靠度分析程序》的可靠性，同時(shí)也驗(yàn)證了該橋動(dòng)力可靠度分析結(jié)論的準(zhǔn)確性。
　　 6.基于CR列式法，推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)非線性剛度矩陣，編制了非線性分析程序并進(jìn)行了驗(yàn)證。依據(jù)等效線性化法的理論，進(jìn)行了非線性的動(dòng)力可靠度分析。通過均方最小誤差的原則將原非線性體系等效為線性體系，基于數(shù)值方法，通過FPK方程求得穩(wěn)態(tài)反應(yīng)過程的精確概率分布,以其為基礎(chǔ)，分析原非線性體系的隨機(jī)響應(yīng)。通過Gauss白噪聲激勵(lì)下單自