基于區(qū)間法的橋梁結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估.pdf

1、橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是“安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀”,而橋梁結(jié)構(gòu)的安全性則是另外三個(gè)準(zhǔn)則的前提和基礎(chǔ)。因此在橋梁結(jié)構(gòu)整個(gè)生命周期中,如何確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全是國內(nèi)外橋梁工程師所最為關(guān)注的課題。國外如美國、日本等在第二次世界大戰(zhàn)后建設(shè)的大量橋梁結(jié)構(gòu)橋齡多在60年左右,由于結(jié)構(gòu)的老化、荷載變化以及自然因素等作用,這些橋梁不可避免地要進(jìn)行安全性評(píng)估,以確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全。國內(nèi)在二十世紀(jì)五十年代后建設(shè)的許多橋梁橋齡大多已經(jīng)在60年左右,由于結(jié)構(gòu)老化、荷

2、載等級(jí)偏低以及自然因素等作用,需要進(jìn)行安全性評(píng)估。而在八十年代以后建設(shè)的橋梁橋齡也達(dá)到20～30年左右,這期間建設(shè)的橋梁雖然設(shè)計(jì)荷載等級(jí)較高,基本能滿足現(xiàn)在荷載要求,但施工質(zhì)量問題是這部分橋梁安全問題的主要因素,也急需進(jìn)行合理、有效的安全性評(píng)估。因此,如何建立合理、有效的橋梁結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估方法已經(jīng)成為橋梁結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。
　　 橋梁結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估不可避免地要處理結(jié)構(gòu)參數(shù)、荷載參數(shù)等的不確定性。如何考慮這些參數(shù)的不確定

3、性對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全性的影響,是橋梁結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估的關(guān)鍵問題所在。本文在綜合已有大量研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,利用區(qū)間分解、EBE單元離散技術(shù)、罰函數(shù)法、延遲坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以及符號(hào)操作等,推導(dǎo)了基于區(qū)間法的有限元結(jié)構(gòu)剛度矩陣的集成及區(qū)間結(jié)構(gòu)方程的求解,并采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言VC++開發(fā)了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估軟件,通過算例驗(yàn)證了本文程序的正確性與有效性,在此基礎(chǔ)上對(duì)一座多跨預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁橋進(jìn)行了考慮參數(shù)不確定性的安全型評(píng)估。論文主要內(nèi)容如下:
　　

4、 第一章簡(jiǎn)要介紹國內(nèi)外橋梁結(jié)構(gòu)的安全性現(xiàn)狀,并對(duì)現(xiàn)行的用于橋梁結(jié)構(gòu)的評(píng)估方法進(jìn)行分類,簡(jiǎn)述各方法的評(píng)估原理及優(yōu)劣。
　　 第二章闡述區(qū)間數(shù)學(xué)運(yùn)算法則和區(qū)間數(shù)學(xué)與有限元的結(jié)合原理,重點(diǎn)推導(dǎo)了區(qū)間有限元的結(jié)構(gòu)剛度矩陣的集成以及區(qū)間方程組的求解。
　　 第三章簡(jiǎn)要介紹面向?qū)ο缶幊痰乃枷?詳細(xì)闡述區(qū)間有限元各基礎(chǔ)類的定義和實(shí)現(xiàn)方法,開發(fā)了基于區(qū)間有限元的結(jié)構(gòu)分析程序。
　　 第四章對(duì)本文所開發(fā)的基于區(qū)間有限元的結(jié)構(gòu)分析