沥青路面结构可靠度理论与计算方法研究

《沥青路面结构可靠度理论与计算方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、CENTRALSOUTHUNIVERSITY结构可靠度课程作业题目：沥青路面结构可靠度理论与计算方法研究2015.07沥青路面结构可靠度理论与计算方法研究摘要：工程结构的安全可靠不仅关系着社会生产实践，而且对人民的生命和财产安全产生重大影响。具有一定的可靠性的工程结构才能保证在规定的使用期内能够满足设计要求的各项使用功能。本文对结构可靠度理论与基本研究方法的进行了分析，对比研究了工程常用的结构可靠度理论和结构可靠度分析计算方法，并且结合可靠度理论在沥青路面工程中的应用，介绍了沥青路面可靠性分析设计，结合工程

2、实例利用该设计方法进行计算。关键词：结构可靠度，可靠度理论，可靠度计算，沥青路面；1前言自1990年沈大高速公路建成通车以来，我国的公路事业进入了以建设高等级公路为主的新时期。高速公路里程，1989年全国仅271公里，到1999年突破1万公里，到2010年底达到7.3万公里，高速公路的总里程已经跃居世界第二位。我国至今已建或者在建的高等级道路，主要以半刚性基层沥青路面结构形式为主。虽然半刚性基层沥青路面这种结构[1]-[3]，在我国高速公路建设初期很好地适应了我国的国情—造价低、强度高、施工技术简单。在已建

3、成的高速公路沥青路面中，大部分路面的使用状况相对较好。但由于我国经济基础较差，高速公路技术力量的储备不足，气候和交通荷载条件恶劣，加之比较优质的道路石油沥青原料不足等原因，铺筑的高速公路路面结构仍然存在着各种问题[4]，一些路段甚至发生了运营前几年就不得不大规模维修的车辙、开裂、泛油、坑槽等早期损坏现象。尤其是在多雨潮湿地区和土质不良地区，通车不久就发生大规模的严重破坏。这些灾难性事故不仅引起了公众舆论的严重关注，也使各国政府和科研机构意识到，对大型重要工程结构的可靠性状况进行分析和评估已刻不容缓。在路面结

4、构设计中[5]-[7]，交通荷载和环境因素的变化难于准确估计，结构厚度和材料性状具有一定的离散性，各种回归方程也有拟合误差，等等。如果采用传统的确定性模型，仅对某些被测参数的取值和预估方程的建立考虑某种保证率，则所设计的路面结构的可靠度仍说不清楚。这就需要采用随机理论和概率方法，对路面结构进行可靠性分析。我国[8][9]虽然直到20世纪70年代中期才开始在建筑结构领域开展结构可靠度理论和应用研究工作。但在工程结构可靠性研究的发展过程中开展了大量的理论研究、资料收集和数据实测工作，总结了我国工程实践经验，并借

5、鉴了国际标准《结构可靠性总原则》(IS02394)，在征求了全国有关单位意见的基础上，经过各方多年协同努力，适于全国并更具综合性的《工程结构可靠度设计统一标准》(GB50153-92)[26]22沥青路面结构可靠度理论与计算方法研究于1992年正式发布。在编制全国统一标准的同时，又先后编制了公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T50283-1999)、《铁路工程结构可靠度设计统一标准》(GB50216-94)等6本统一标准。主要采用以随机可靠性理论为基础[10]-[12]，以分项系数表达的概率极限状态设

6、计方法作为我国土木、建筑、水利等专业结构设计规范改革、修订的准则，全国土木、建筑、水利各专业直接为工程技术人员使用的结构设计规范在“统一标准”的统一指导下，进行了大规模的修订或编制，从原规范的以经验为主的安全系数法转为以概率分析为基础的极限状态设计方法。这项工作的规模和深度已超过了世界上一些先进国家，大大提高了我国结构设计规范的科学水平，使我国工程结构设计规范跻身于世界先进行列。《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GB/T50283-1999)全面引入了结构可靠性理论，把影响结构可靠性的各种因素均视为随机变

7、量，以大量现场实测资料和试验数据为基础，运用统计数学的方法，寻求各随机性变量的统计规律，确定结构的失效概率(或可靠度)来度量结构的可靠性[13][14]。这种方法国际上通常称为“可靠度设计法”，而将其应用于结构的极限状态设计则称为“概率极限状态设计法”。该标准明确提出以结构可靠性理论为基础的概率极限状态设计法作为结构设计的总原则。这无疑是设计思想和设计理论的一大进步，将使公路工程结构设计进一步科学化、合理化、标准化。本文介绍了可靠度理论相关概念与计算方法[15][16]，本文对结构可靠度理论与基本研究方法的

8、进行了分析，对比研究了工程常用的结构可靠度理论和结构可靠度分析计算方法，深度研究了沥青路面结构可靠度理论与计算方法以及在可靠度理论沥青路面工程中的一些具体应用，并且结合工程实例利用该设计方法进行计算。2结构可靠度基本理论2.1结构可靠性与可靠度结构可靠度[17]定义为: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，是工程结构可靠性的概率度量。在这里所说的“规定时间”是指对结构进行可靠度分析时，结合结构使