桥梁结构可靠性研究综述

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关于桥梁结构设计问题综述

关于桥梁结构设计问题综述

工程技术关于桥梁结构设计问题综述王建宁(宁夏新技术建筑设计研究院,宁夏银川750001)[}裔耍】理,f晰粱设计技术的发展,使得众多国家对加大对桥梁结构设计理论方面的研究。

通过简要说明桥粱设计的注意事项。

时现代桥梁结构设计的理论和设计中常见的问题做简单探讨。

法键词]桥梁设计;结构安全;理论研究目前国内的桥梁结构设计普遍有这样的倾向:设计中考虑强度多而考虑耐幺性!!’:重视强度极限状态而不重视使用极限状态,而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现;重视结构的建造而不重视结构的维护。

实际上,目前的桥梁设计中,对于耐久性更多的只是作为—种概念受到关注,既没有明确提出使用年限的要求,也没有进行专门的耐女性谢十。

这些倾向在一定程度E导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果:也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背:也不符合结构动态和综合经济性的要求。

1我国桥梁设计现状总体来讲我国的桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善,在桥梁设讨领域,特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。

结构设计的首要任务是选择经;井合理的结构方案,其次是结构分析与构件和连接的设计,并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。

许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要,而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。

2桥梁设计的注意事项21应该更加重视结构的zf j L,l生问题国内从上世纪90年代开始重视了对结构耐久性的研究,也取得了不少成果。

这些研究大多是从材料和统计分析的角度进行的,对如何从结构和设计的角度及如何以设计和施工^员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性却很少有人研究。

而且,长期以来,人们一直偏重于结构计算方法的研究,却忽视了对总体构造和细节处理方面的关注。

桥梁设计中的结构安全性与可靠性分析

桥梁设计中的结构安全性与可靠性分析

桥梁设计中的结构安全性与可靠性分析桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,承载着人员和货物的运输重任。

其结构的安全性与可靠性是设计过程中至关重要的考量因素。

一座安全可靠的桥梁不仅能够保障交通的顺畅运行,还能保护人们的生命财产安全。

一、桥梁结构安全性与可靠性的内涵桥梁结构的安全性,指的是桥梁在正常使用和预期的荷载作用下,能够保持其结构的完整性和稳定性,不发生倒塌、断裂等严重的安全事故。

可靠性则更侧重于桥梁在规定的时间内和规定的条件下,完成预定功能的能力。

这包括桥梁在各种环境因素、使用条件和维护水平下,都能保持良好的工作状态。

例如,一座设计合理的公路桥梁,应当能够承受车辆的频繁通行、气候的变化以及可能的地震等自然灾害的影响,而不会出现危及行车安全的结构问题。

二、影响桥梁结构安全性与可靠性的因素1、荷载因素荷载是桥梁设计中必须考虑的关键因素。

包括恒载(如桥梁自身的重量)、活载(如车辆荷载、人群荷载)以及偶然荷载(如地震、风灾、洪水等)。

如果在设计时对荷载估计不足,或者没有充分考虑到极端荷载情况,就可能导致桥梁在使用过程中出现结构安全问题。

比如,随着交通流量的不断增加,如果桥梁最初设计的活载标准过低,可能会在长期的重载交通作用下产生过度的变形和损伤,从而影响其安全性和可靠性。

2、材料性能桥梁建设所使用的材料性能直接关系到结构的安全性和可靠性。

例如,钢材的强度、韧性和耐久性,混凝土的抗压强度、抗渗性和抗裂性等。

如果材料质量不过关,或者在使用过程中出现材料老化、腐蚀等问题,都会削弱桥梁的结构性能。

在一些沿海地区,由于空气中盐分含量较高,桥梁的钢结构容易受到腐蚀,从而降低其承载能力和安全性。

3、设计与施工质量合理的设计是保障桥梁安全性和可靠性的基础。

设计过程中如果存在结构形式不合理、计算错误、构造细节处理不当等问题,都会给桥梁的安全埋下隐患。

同时,施工质量的优劣也对桥梁结构的安全性和可靠性有着重要影响。

施工过程中的不规范操作、施工工艺不当、质量控制不严等,都可能导致桥梁结构存在缺陷,如混凝土振捣不密实、钢筋布置偏差等。

桥梁可靠性评估综述

桥梁可靠性评估综述

近些 年来 ,我 国的公路交通 量急 速增长 ,大型
重载 的运输 工具越 来越 多 ,尤 其是大 型水 电站 、矿 山建设 中 ,大吨位 车辆 的通 行 ,往 往 会产 生 超 载 ,
我 国最初评 估 旧桥 可靠 性时 ,用 的是专 家意见 决 策 的方 法 。即把熟悉 该桥梁 的专 家请 到现 场去查
超限 等运输 问题 ;另一方 面 ,原 有 的一 些 旧桥 由于
年代久 远 ,原 设计标 准低 、到如今 老化 、破损等 问
题 都对 桥梁产 生 了影 响 和破 坏。
看一 下桥 梁 的老 化 病 害 情 况 。经 过 专 家 本 人 的 判 断 ,提 出一 个 结 论 性 的意 见 。这 种 方 法 ,简 便 易
桥 梁 可 靠 性 评 估 综 述
漆 景 星 ,侯 艳 红
( 安 大学 工 程 设 计 研 究 院公 路 院 ,西 安 长 706 ) 104

要 :建 国以来 ,我 国兴建 了大量的公路桥 梁。 由于长期 服役 的磨损及 超 载破 坏
等原因,这些已建桥梁部分存在可靠性问题 ,需对其进行可靠性评估。而在 目前存
程 试验 ( 确定 应力 谱分 布 ,试验 荷 载为 正常 交通 荷
载) 、诊 断试 验 ( 断 桥梁病 害 的原 因 ) 诊 、验证 试 验
病 害 的原 因 ,取 到水 下水 中构 件 的检测 数据 并非 易
事 。桥 梁 当然是 一个 灰色 系统 。想从上 部结 构 的老
化病 害状况 推知 水下 、土 中的病 害状况 ,用 白化 权
函数 来解 决 这一 问题 。想 法 当然是 不错 的 ,可惜 的
是 ,拟定 一套普 遍适 用 于全 国各地 的 白化权 函数 图

文献综述桥梁结构可靠与安全评估

文献综述桥梁结构可靠与安全评估
1997年Cho[3]采用改进的确FORM和MC法对结构承载能力极限状态可靠度进 行了分析。
3.2 国内研究现状
同济大学的陈铁冰[1]于2000年首次运用RSM进行了考虑几何非线性效应的 斜拉桥可行度分析,得出考虑几何非线性效应影响时斜拉桥的可靠指标 较线性效应低。因此,在结构可靠度设计时有必要考虑几何非线性影响。
实际桥梁结构都是由各个构件组成,构件的安全水平不能完全反映整 体的安全水平。然而,目前可靠度的分析方法、对象和结果都是基于 构件层次的,因此,有必要进行大跨度桥梁的体系可靠度研究。
体系可靠度研究取得了一定的成果,随着桥梁跨度的增大以及结构冗 余度的增加,特别是缆索承重结构的进一步推广,结构的失效模式产 生较大的分枝,极限状态曲面的高维和非线性将更加突出。因此,如 何准确快速地寻找大跨度桥梁结构的失效模式和如何将结构隐式功能 函数显示地表达出来,仍需要大量的工作。
2 可靠度的引入
国外对可靠度的研究:
加拿大于1975年和1979年颁布基于可靠度理论的房屋建筑和公路 桥梁结构设计规范;
德国于1977年引入安全度; 美国于1980年提出“基于概率的荷载准则”; 英国于1982年在BS5400桥梁规范中引入可靠度。
国内在规范制定方面:
工程结构可靠性设计统一标准GB50153-1992 工程结构可靠性设计统一标准GB50153-2008 公路工程结构可靠度设计统一标准GBT 50283-1999
天津大学的朱劲松[7]于2007年针对即有斜拉桥的可靠度评估问题,提出 了基于RBF网络与MC结构的可靠度评估方法,并对招宝山大桥进行了考虑 几何非线性及不同活载位置时的构件水平可靠度分析。 方法是:1确定随机变量及分布;2建立RBF网络;3确定可靠域;4对RBF 网络学习,并确保高精度;5对网络抽样,并进行MC计算。

桥梁工程文献综述.doc

桥梁工程文献综述.doc

桥梁工程文献综述.doc当今,桥梁的研究和应用日渐被重视,桥梁工程是一门综合性工程技术,需要各种学科技术的综合应用,主要的科学研究以结构强度和可靠性分析、结构动力分析、围岩分析等为主要内容。

本文从桥梁基本结构特性、复杂偏心受力特性,桥梁结构动力特性分析,现代桥梁部件及其加固,桥梁稳定性分析,桥梁围岩地质分析,桥线连续性分析,有限元法分析,分散桥梁设计,桥梁构造体内加固,桥梁抗冲击分析,断面数值计算,桥梁结构强化研究与应用等方面进行文献的总结介绍。

从桥梁结构特性及相关科学研究分析来看,王恩熙(2006)比较了双层梁与单层梁的差异,通过有限元法进行了可靠性分析,论证了双层梁结构有更高的可靠性;翁少敏(2005)研究了斜拉桥上梁杆的偏心受力机理,并进行了抗震支架加固的可靠性分析;任百年(2008)研究了斜拉桥动力特性,并通过有限元分析及试验结果,验证了所分析的结果;杨仲强(2009)研究了悬索桥伸缩结内纵向受力特性,得出了一种改进后的计算方法,以满足计算和设计的要求。

桥梁部件的加固也受到很多研究。

关熙和(2010)提出并研究了钢结构桥梁抗冲击性能的改善策略,其研究结果表明,采用较小的内力参数,增加桥梁的抗冲击性能;谢月风(2008)提出并实验研究了悬索桥围岩按强度与可靠性分析,以提高桥梁的安全性能;黄宝财(2007)研究了铁路隧道墙体抗静震性能,并对结构体内加固的有效性进行了验证;张建国(2005)研究了不一致断面桥梁承载力计算方法,论证了断面数值计算过程中所做出的假设;潘晓春(2004)研究了断层分散钢管混凝土桥结构的设计思路,归纳出研究中涉及的一些问题等。

通过以上的文献介绍,可以明显看出,桥梁的科学研究和应用正在发展之中,各方面文献都是桥梁工程学科研究中基础性课题,但是也存在一些空白,例如融合未来创新技术如智能和节环境材料等到桥梁结构设计中,用以提高桥梁的精约性和性能及节约更多的资源;以及更多的新颖桥梁结构的设计理论分析。

桥梁结构可靠性研究内容及分析方法

桥梁结构可靠性研究内容及分析方法
比较 确定 ; 的能力 。 4 对 新增斜井净空 的选 择上不能受 原设 计参 数的影 响 , 根 参 考文献 : ) 应 据其用途 、 运输方式 、 风 、 通 排水 主要机具设 备尺 寸及安 全间 隙等 [ ] 高福才. 1 大断面隧道 斜井 V级 围岩挑顶施工 [ ] 山西建筑 , J.
大连理 工大学 贡金 鑫提 出一种 通 1 安全性 评估 。主要 是指 对结构 的承 载能 力极 限状态 的评 指标的求解带来 了困难 。为此 , ) 用 的可靠指标计算方法 J通过引入可 以根据迭代 收敛条件 自动 , 估 , 以结构 系统为对象 , 要 并借助于较为复杂 的结构分析模 型 , 对结 构 的强度和稳定性等方面进行评价 , 以弄清结构的实际安全储备 。 2 适 用性评估 。指在正 常使 用荷载作 用下 , ) 主要包 括构件在 调节 的步长 , 实现对迭代过程和收敛性 的控制 。 4 Mot—a o法 。Mot-al 是 以数理 统计 理论 为基 础 ) neC d n Cr e o法
2 在正常使用 时 , ) 具有 良好 的工 作性能 ;) 正常维修 和养护下 , 础上 , 3在 对结构在 正常使 用和 正常维 护条件 下 , 在规 定 的使 用 期 限 具有足够 的耐久性能 ; ) 4 在偶然 事件( 如地 震 、 炸 、 击 、 爆 撞 龙卷风 内应有的足够使用寿命 的评估 。 及 冰凌 等) 发生 时及 发生后 , 仍能保持 必需的整体稳定性 。
随着计算机的发展而形成 的一种独特 的、 用数值模拟来解决 与 使用 寿命 期限 内应 具 有足 够 的刚度 和使用 性 能。通过 对结 构 的 的 ,
3 斜井作 为隧道工程最 常用 的辅助 导坑形式 , ) 位置 的选择对 道正洞 的施 工进 度 ; 于实现增设斜井 目的的实现至关重要 , 根据 隧道长度 、 期 、 应 工 地 5 随着辅助导坑设备机械化程 度 的提 高 , ) 辅助 导坑进入 正洞

桥梁结构可靠度研究概况

桥梁结构可靠度研究概况

桥梁结构可靠性研究概述摘要:20世纪40年代以来,结构可靠性理论有了长足的发展,尤其是许多国家开端研究在结构设计规范中的利用,使结构可靠性理论的利用进入一个新的时代。

本文根据文献材料,从影响结构的可靠度因素、极限状态设计法、结构可靠性理论研究的历史、现状、桥梁结构可靠性理论研究现状、工程结构可靠性发展趋势等方面对桥梁工程结构可靠性理论研究进行了概述。

关键词:桥梁结构可靠度概述结构可靠性的定义是:“在预定的条件下,结构达到设计规定功能的能力”。

结构可靠度的定义是:“结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率”。

如果失效概率用Pi 表示,则可靠概率就等于( 1- Pi),这就是可靠度。

因此计算结构的失效概率是概率极限状态设计法中很重要的一环,计算失效概率时,必须对影响结构可靠度的各种因素,用概率及数理统计法进行详尽的分析。

一、影响结构可靠度的主要因素影响结构可靠度的因素很多,主要有以下五个方面:1、可能出现于结构物上各种作用的变异性以结构自重为例, 在相同条件下制作的一批构件, 它们的重量并不相同,因此, 结构自重是随机变量。

由于结构自重在整个设计基准期内基本保持不变,所以它的随机性仅表现在空间的变异上。

汽车荷载的随机性不但表现在空间位置的变异(可动作用)上,而且还表现在时间的变异(可变作用)上。

总之,各类荷载都是随机量。

2、材料强度的变异性由于建筑材料制造工艺过程的特点以及所用原材料的特性,使产品的实际强度和性能不可能完全一致。

例如,用同一批混凝土拌和料在相同条件下制作的立方块,经相同的条件养护后,用标准试验方法测得的立方强度也会有大有小。

实际上材料的性能是随时间而变化的,特别是混凝土,这种变化相当明显。

但是,为了简化起见,各种材料的性能仍作为与时间无关的随机变量来考虑。

由材料制作的构件,它的强度当然一也是随机量。

3、结构分析中的不准确性结构上的各种作用确定后,就是据此求出作用在构件各截面上的内力,这个过程就是结构分析。

浅析桥梁结构系统研究和结构可靠性

浅析桥梁结构系统研究和结构可靠性

浅析桥梁结构系统研究和结构可靠性作者:阿布都克力木.卡马力来源:《中国新技术新产品》2009年第14期摘要:本文用系统研究的思想来系统地理解桥梁结构的一些新领域。

分析表明桥梁结构是一个要素和结构复杂、具有生存环境和结构功能的动力学系统。

结构可靠性是许多国家开始研究在结构设计规范中的应用,使结构可靠性理论的应用进入一个新的时期。

关键词:桥梁;结构;可靠性1 桥架结构系统桥梁是由多种材料、不同结构组合而成的复杂系统。

桥梁结构系统的要素、结构、功能及环境的简要示意图。

桥梁结构系统是桥梁工程大系统的一个子系统,不同的桥梁结构体系又构成各个更低层次的子系统。

要素中的各种基本构件也构成一个层面上的系统,有其自身的要素、结构、功能和环境。

桥梁结构系统整体不等于部分之和。

单个基本构件,比如单个梁构件,是无法实现跨越峡谷甚至海峡的目的的,而多个构件按照一定的构造规则组成悬索桥或斜拉桥就可以实现。

结构系统的整体功能取决于构件单元、结构体系和环境状况,其中起决定性的是系统的结构,通常只有大跨斜拉桥和悬索桥才能作为跨海大桥的候选桥型,对抗震性能要求较高的地区,应选用抗震性能较好的结构系统,如连续刚构、斜拉桥等,或对连续梁等桥型进行结构的改进,设计支座单元,达到减震目的。

耗散结构理论认为,在远离平衡状态的非平衡区内,在非线性的非平衡作用下系统演化方向是不确定的,系统的平衡可能失稳,发生突变,系统呈现出新的结构稳定状态。

这种结构是一种非平衡的结构,接受环境注入系统的负熵流才能稳定。

桥梁的非线性行为同样体现了这一思想,桥梁的失稳为系统突变所致,地震荷载作用下的桥梁系统的延性抗震性能也是结构非线性性能的体现。

2 桥架结构的系统研究思路2.1 系统识别与健康监测结构系统识别是通过试验和计算机来实现对结构的建模。

桥梁结构可以看作“灰箱”系统,处于一定环境中的桥梁结构,一定的输入对应一定的输出,通过对系统输出和输入的分析,可以实现对结构系统的判断和识别。

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桥梁结构可靠性研究综述摘要:20世纪40年代以来,结构可靠性理论有了长足的发展,尤其是许多国家开始研究在结构设计规范中的应用,使结构可靠性理论的应用进入一个新的时期。

本文根据文献资料,从结构可靠性理论研究的历史、现状、桥梁结构可靠性理论研究现状、工程结构可靠性发展趋势等方面对桥梁工程结构可靠性理论研究进行了综述。

关键词:工程结构可靠度综述对于结构可靠性这一学科,从其诞生到现在已经有了长足的发展:从基于概率论的随机可靠性到基于模糊理论的模糊可靠性以及近年来提出的非概率可靠性,使得这一理论日臻丰富和完善,并深入渗透到各个学科和领域。

一、结构可靠性理论研究历史长期以来,人们就广泛采用“可靠性”这一概念来定性评价产品的质量。

这种靠人们经验评定其产品可靠、比较可靠、不可靠,没有一个量的标准来衡量。

1939年,英国航空委员会出版的《适航性统计学注释》一书中,首次提出飞机故障率不应超过10-5次3h,这可以认为是最早的飞机安全性和可靠性定量指标[1];二战后期,德国的火箭专家R.Lusser 首次对产品的可靠性作出了定量表达。

他提出用概率乘积法则,将系统的可靠度看成是各个子系统可靠度的乘积,从而算得V-Ⅱ型火箭诱导装臵的可靠度为75%[2];1942年,美国麻省理工学院一个研究室开始对真空管的可靠性进行深入的调查研究工作。

二战期间,军用电子设备的大量失效使美国付出了相当惨重的代价。

于是引起了美国军方对可靠性问题的高度重视,同时率先对可靠性问题进行了系统地研究,并于1952年成立了“电子设备可靠性咨询组”,简称AGREE(Advisory Groupon Reliability of Electronic Equipment)。

该组织于1957年发表了著名的《电子设备可靠性报告》。

报告中提出了一套完整的评估产品可靠性的理论和方法。

该报告被公认为是可靠性研究的奠基性文献。

1965年,国际电子技术委员会(IEC)设立了可靠性技术委员会TC-56,协调了各国间可靠性术语和定义、可靠性的数据测定方法、数据表示方法等。

上世纪60年代以来,可靠性的研究已经从电子、航空、宇航、核能等尖端工业部门扩展到电机与电力系统、机械设备、动力、土木建筑、冶金、化工等部门[3]。

结构可靠性理论的产生,是以20世纪初期把概率论及数理统计学应用于结构安全度分析为标志,在结构可靠度理论发展初期,只有少数学者从事这方面的研究工作,如1911年匈牙利布达佩斯的卡钦奇就是提出用统计数学的方法研究荷载及材料强度问题;1926年德国的迈耶提出了基于随机变量均值和方差的设计方法,这是最早提出应用概率理论进行结构安全度分析的学者之一。

1926~1929年,前苏联的哈奇诺夫和马耶罗夫制定了概率设计的方法,但当时方法不够严格,因此,未付诸实施。

1935年斯特列律茨基,1947年尔然尼钦和苏拉等人相继发表了这方面的文章,结构安全度的研究逐渐开始进入了应用概率论和数理统计学的阶段。

值得指出的是,弗罗伊登彻尔差不多和尔然尼钦等人同时开展了结构可靠性的研究工作。

他提出的在随机荷载作用下结构安全度的基本问题首次得到工程界的赞同和接受。

1947年他发表了“结构安全度”[4]一文,奠定了结构可靠性的理论基础。

从20世纪40年代初期到60年代末期,是结构可靠性理论发展的主要时期。

现在所说的经典结构可靠性理论概念大致就是这一时期出现的。

随着结构可靠性理论研究工作的深入,经典的结构可靠性理论得到了全面的发展。

基于概率论的结构设计方法逐渐被工程界所接受。

但在这一时期,结构可靠性理论还未能马上被工程界广泛应用,其原因如下[5]:1.传统的确定性结构设计方法当时在人们头脑中根深蒂固,认为没必要改变已用的结构设计方法,而且,结构的失效很少发生,即使发生结构失效,绝大数是由于人为差错造成的,并非结构设计方法问题。

2.基于概率理论的结构设计方法似乎比传统的确定性结构设计方法麻烦,涉及到当时比较难处理的统计数学问题。

3.当时有用的统计数据极少,不足以定义重要的荷载、强度的尾部分布。

除上述妨碍结构可靠性理论应用的原因外,当时结构可靠性理论本身也面临两大难题:(1)结构可靠性理论所采用的数学模型不足以完全准确地反映应用情况,即模型误差是未知的。

(2)即使是对一个简单的结构,其失效模式可能多到难以计数,更不用说进行可靠度分析。

因此,二十世纪60年代初期,许多学者致力于克服上述困难的研究。

例如林德等人把规范化的结构设计问题定义为寻求一套荷载和抗力系数的最优值问题,他们建议采用一种迭代过程确定结构的安全度和造价,康奈尔(C.A.Cornell)等人提出了与尔然尼钦相同的一次二阶矩法,并建立了比较系统实用的一次二阶矩设计方法,利用结构的可靠指标β,而不是失效概率Pf,,作为结构可靠性的一种量度量,使结构的可靠性理论达到实用的目的。

二、国内外工程结构可靠性理论研究现状二十世纪70年代至80年代,是结构可靠性理论完善并被各国规范、标准相继采用时期,自从康奈尔(C.A.Cornell)提出了一次二阶矩法之后,林德(N.C.Lind)根据康奈尔(C.A.Cornell)的可靠指标,推证出一整套荷载和抗力安全系数,这次研究使可靠度分析与实际可接受的设计方法联系起来。

随后,德国的拉克维茨(R.Rackwitz)和菲斯勒(B.Fiessler),对基本变量为非正态分布情况提出了一种等价正态变量求法,这种方法经过系统改进之后,作为结构安全度联合委员会(JCSS)的文件附录推荐给土模工程界。

该方法也被许多国家规范所采纳,我国的《建筑结构设计统一标准》(GBJ 68-84)[6]也是以该方法作为可靠性校准的基础[7]。

三、桥梁结构可靠性理论研究现状桥梁可靠性设计要解决的问题是[8]:在结构承受外荷载和结构抗力的统计特征已知的条件下,根据规定的目标可靠指标,选择结构(构件)截面几何参数,使结构在规定的时间内,在规定的条件下,保证其可靠度不低于预先给定的值。

可靠性的数量描述一般用可靠度。

我国对结构可靠度的研究只限于理论方面,且侧重于可靠度设计方面,对结构耐久性方面的研究,特别是对耐久性评估理论的研究还很落后。

实际上对现有桥梁结构做出正确的可靠性评估,准确预测出其剩余寿命,才能保证结构在寿命延续期内的安全性,节省大量的维修加固资金。

我国在桥梁设计过程中,存在着考虑强度多而考虑耐久性少;重视强度极限状态不重视使用极限状态;重视桥梁结构的建造而忽视其检测和维护,使结构安全性存在不同程度的隐患和缺陷。

近几年来,国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳损坏(如结构开裂、变形过大等)所导致,从而严重影响桥梁结构的承载能力和使用性能。

为了保证桥梁安全运营、延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性,减少早期桥梁病害,从而节约后期桥梁的维修费用,因而对桥梁结构可靠性研究非常必要和迫切[9]。

四、工程结构可靠性理论研究发展趋势进入二十世纪80年代后,结构系统的可靠性理论研究工作已经成为结构工程中的研究热点,并已出版了许多专著,对于复杂的结构系统可靠度分析和先进的计算方法蓬勃发展。

概括而言,如下几方面是结构可靠度理论研究的热点:1.结构系统的可靠度分析。

对于结构系统可靠度分析的非常复杂的研究课题,许多学者对此从不同角度进行了研究,提出了一些概念和方法。

如结构可靠度分析的一阶矩概念及荷载为Ferry Borges Castanheta组合情况下的计算方法问题;利用系统系数,针对结构各种破坏水平所对应的极限状态不同,计算系统可靠度并进行结构设计的方法;利用蒙特卡洛(Monte-Carlo)法采用重要抽样技术计算结构系统的可靠度等,同时,一些学者还研究了系统可靠度界限的问题。

总之,系统可靠度分析研究内容丰富,难度较大。

2.对结构极限状态分析的改进,除考虑强度极限状态外,还应考虑结构的正常使用极状态、破坏安全极限状态,以及地震和其他特殊情况下考虑能量耗损极限状态等。

3.目标可靠度的量化问题。

虽然校准法已经部分解决了这个问题,但与实际情况相比,这方面的问题还远远没有解决。

4.人为差错的分析。

许多结构的失效并非由荷载、强度的不确定性造成,而往往是设计、施工、使用等环节中人为差错造成的,这方面事例很多,已成为目前研究热点之一。

5.在役结构的可靠性评估与维修决策问题。

对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策正成为建筑结构学的边缘学科,它不仅涉及结构力学、断裂力学、建筑材料科学、工程地质学等基础理论,而且,与施工技术、检验手段、建筑物的维修使用状况等有密切的关系。

同时,经典的结构可靠性理论,在在役结构的可靠性评估中也必将得到相应的发展。

6.模糊随机可靠度的研究[10]。

模糊随机可靠度理论研究是工程结构广义可靠度理论研究的重要内容,随着模糊数学理论与方法的完善,模糊随机可靠度理论也必将进一步完善和发展。

五、结语桥梁工程问题的解决总是理论与工程经验的结合,掌握的知识越多,主观经验越少,桥梁结构的设计越合理,这也正是桥梁工程技术研究追求的目标。

桥梁结构可靠度理论研究是内容极其丰富且复杂的重大研究课题,不仅仅在理论上有许多重大问题需要解决,而且,将其应用到桥梁结构设计、评估及维修决策之中尚有许多细致的工作要做。

参考文献[1] 王超,王金等.机械可靠性工程[M].北京:冶金工业出版社.1992.[2] 刘惟信.机械可靠性设计[M].第一版,北京:清华大学出版社.1995.[3] 拓耀飞,李少宏.论结构可靠性的发展[J].榆林学院学报.2006,16(4):32-35.[4] A.M.Freudenthal,Safety of structures,Trans.ASCE,112(1947) .[5] 刘玉彬.工程结构可靠度理论研究综述[J].吉林建筑工程学院学报,2002,19(2):41-43.[6] 中华人民共和国国家标准.建筑结构设计统一标准(GBJ 68-84).北京,1985.[7] 贡金鑫,赵国藩.国外结构可靠度理论的应用与发展[J].土木工程学院.2005,38(2):1-7.[8]张建仁,刘扬.结构可靠度理论及其在桥梁工程中的应用[M].北京:人民交通出版社.2003.[9] 武芳飞,赵雷.桥梁结构可靠性研究的现状和发展[J].工程结构.2004,24(5):60-61.[10] Ian M.Friedland and Edgar P. Small .Federal highway administration bridge research and technology development initiatives.。

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