公路桥梁可靠度分析研究现状

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1、公路桥梁可靠度分析研究现状:本文首先论述了我国桥梁建设中存在的不足以及进行结构可靠度分析的必要性，简述了可靠度分析的一般理论与常用的方法，并且对结构体系可靠度问题和结构地震风险概率评估方法进行了评述。通过对各种方法与概念的分析与讨论，为今后公路桥梁结构的可靠度研究打下基础。　　关键词:可靠度分析；不确定性；随机有限元；桥梁地震易损性　　　　Abstract：Theimportanceofreliabilityanalysisofhigheperformanceisaddressedinthein

2、troduction.Then,structuraluncertaintyandreliabilitymethodsarebrieflyoutlinedandcategorizedinapactform.Sometechniquesoftime-independentreliabilitymethodsarepresentedulations,amongethod,responsesurfacemethod,Neumannexpansionsolutionareparticularlyhighl

3、ighted.Moreover,attentionisgivenparticularlytoseismicfragilityofbridges.Basicprinciplesofprobabilisticseismicanalysisaresummerized.Finally,apracticableschemeispresentedtogiveguidelinesforfuturestudy.　　Keyicfragilityofbridge　　：U448.14：A：　　　　1引言　　近年来，随

4、着经济的快速发展，我国桥梁建设事业迅猛发展。虽然桥梁数目众多，但公路桥梁的总体技术并不乐观[1]。早期的桥梁存在结构体系上的弱点，改革开放以后修建的桥梁，则在安全性和耐久性方面存在隐患。近年来又由于经济的快速发展，交通流量出现了持续迅速的增长，超载致使桥梁损坏和疲劳破损现象频出。历年交通部的桥梁调查结果也显示，我国桥梁有相当一部分处于“带病”工作甚至在“危险”状态。因此，为确保这些耗资巨大并与国计民生密切相关的大桥安全耐久的使用，就必须对这些大桥进行系统的桥梁评估。　　在对桥梁进行评估时，传统的

5、方法常常基于外观调查或者基于专家经验，在评估时，一般请有经验的工程师对既有桥梁状况进行评价，继而给出相关意见[2]。由于在桥梁评估中，影响评估的因素众多且关系复杂，因此评估与人的工程经验有着密切的联系，这也使得评估中包含了许多不定因素。结构可靠性理论[2]采用失效概率或可靠指标β来衡量其结构的安全水平。由于以概率统计为基础，该理论可以处理荷载和抗力的不定性，并可以处理这些不确定性对桥梁结构可靠度的影响。因此，它可为桥梁评估提供一个合理的理论框架。　　2可靠度分析　　目前国内外可靠度研究[3]可分

6、为两个方面：从荷载的角度可分为静力可靠度和动力可靠度，从时变特性可分为时变可靠度和时不变可靠度。在进行桥梁结构的设计时，一般要保证一定的桥梁使用年限，在此期间桥梁不发生倒塌或者发生不可修复的破坏。以下的两种方法常用来保证桥梁结构的安全：a）规范中在结构抗力与荷载上分别使用分项系数来保证结构安全，b）使用结构的可靠度方法分析在结构设计和评估中所涉及到的随机性对结构的影响。如今可靠度的思想越来越多的应用在设计中，很多国外的规范比如Eurocode8、AASHTO，也已经规定了在设计与评估中使用可靠度

7、分析的相应条款。在既有桥梁而言，随着桥梁服役年限的增加，桥梁结构中的缺陷逐渐扩展，设计时预留的安全边际会因桥梁构件的恶化而减少[4]。介于桥梁中结构的缺陷、服役环境、荷载工况等都具有较强的随机性，采用确定性的分析理论和方法并不全面，因此，引入可靠度理论进行分析更为合理。　　在进行结构可靠度分析的时候，第一个重点就是如何设定最低的安全等级，使桥梁的功能与维修的费用之间达到一个平衡。由于既有桥梁在经过一段时间的使用后和原设计的时候有很大的差距，一些人为因素或者随机的自然灾害可能会导致桥梁结构的失效。

8、在实际中，造成桥梁结构破坏的因素是复杂的，在这里大致可分为三类[5]：a）在设计时由于安全系数过低，导致安全边际并不能完全覆盖荷载和结构抗力的随机性，从而导致失效。b）可能出现的自然灾害和过载荷载使结构失效。c）结构在设计和施工过程中可能出现的易损部位使结构存在潜在的危险。　　桥梁结构体系中存在很多的不确定性因素[5]，其中包括材料性能参数、结构几何参数和结构所承受的荷载，如车辆荷载、风荷载或地震波等。这些不确定性均影响桥梁的性能与服役年限。而结构的不确定性的认识需要大量的试验和研究资料，一些这