大跨橋梁動力可靠度方法研究.pdf

1、結構可靠度理論基于經(jīng)典的靜力可靠度理論，廣泛應用于結構安全評價、決策分析等工程領域。由于結構動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。結構動力可靠度分析對主要承受動荷載的橋梁結構而言是相當重要的。尤其是在車輛荷載作用下，其動力可靠度分析更不可或缺。本文主要進行了結構動力可靠度基本理論研究，并應用相關研究成果進行了大跨橋梁的動力可靠度分析。本文工作主要包括以下幾個部分。
　　 1.確定荷載的統(tǒng)計特征

2、是公路橋梁動力可靠度分析中的一個重要的問題。依據(jù)某一新修公路的交通統(tǒng)計數(shù)據(jù)，基于LM數(shù)值迭代法，首次采用一個極值Ⅰ型函數(shù)、一個正態(tài)分布函數(shù)和一個對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)對其概率分布進行描述，計算結果表明，擬合效果較好，可以通過99％的K—S檢驗。
　　 針對可靠度分析中參數(shù)的變化，討論并研究了隨機變量三種類型的靈敏度指標S(1)i、S(2)i及S(3)i，隨后詳細分析非正態(tài)分布變量及統(tǒng)計相關變量轉換為獨立正態(tài)分布變量的方法，并給出了算例

3、。
　　 2.討論和推導了單自由度、多自由度及無限自由度的隨機振動響應，詳細分析了考慮阻尼影響的多自由度和無限自由度體系的復特征值和復模態(tài)的求解。并以某橋為例，根據(jù)實測的阻尼比，分別采用三種阻尼模式，分析了該橋基于復數(shù)域的頻率和模態(tài)，并隨阻尼比的變化，分析了其對頻率和模態(tài)的影響。
　　 3.基于首超破壞機制，推導了平穩(wěn)Gauss白噪聲激勵下單自由度系統(tǒng)、簡單多自由度系統(tǒng)的動力可靠度，詳細分析了無阻尼和有阻尼的兩種情況。結

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

5、序——《PMDK動力可靠度分析程序》。
　　 5.結合《PMDK動力可靠度分析程序》，以大洋江大橋及淇江大橋為例，詳細分析了大橋的基頻與振型，以此為基礎，根據(jù)首超破壞機制，采用位移雙側界限，計算其在車輛荷載作用下的動力可靠度，分析了沿主梁方向的動力可靠度(UY、ROTZ)的變化規(guī)律。計算表明，除個別點外，兩座大橋ROTZ動力可靠度沿全橋基本一致，而UY動力可靠度的變化規(guī)律就顯得復雜，針對不同的橋型，規(guī)律不同。隨著阻尼的變化，作者

6、分析了兩座大橋的動力可靠度變化規(guī)律。計算表明，隨著阻尼比的增大，UY動力可靠度逐漸增加，ROTZ動力可靠度變化規(guī)律相對復雜一些，既有增加也有減小，針對不同的橋型，其變化的規(guī)律不同。針對彈性模量的變化，研究了彈性模量的變化對動力可靠度的影響。計算表明，大洋江大橋動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。隨著時間的增加，兩座大橋的動力可靠度明顯下降，兩個實例均表明，當T=100時，大橋動力可靠度接近于0。最后采用蒙特卡羅

7、法，針對兩個算例，驗證了《PMDK動力可靠度分析程序》的可靠性，同時也驗證了該橋動力可靠度分析結論的準確性。
　　 6.基于CR列式法，推導了結構非線性剛度矩陣，編制了非線性分析程序并進行了驗證。依據(jù)等效線性化法的理論，進行了非線性的動力可靠度分析。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)反應過程的精確概率分布,以其為基礎，分析原非線性體系的隨機響應。通過Gauss白噪聲激勵下單自