钢管混凝土系杆拱桥承载能力极限状态可靠度分析与应用

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1、分类号：U44；U4510710-2015121067硕士学位论文钢管混凝土系杆拱桥承载能力极限状态可靠度分析与应用张昊男导师姓名职称徐岳教授申请学位级别硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年5月9日学位授予单位长安大学Reliabilityanalysisandapplicationofconcrete-filledsteeltubetiedarchbridgeunderultimatelimitstateADissertationSubmittedfortheDegreeofMast

2、erCandidate：ZhangHaonanSupervisor：Prof.XuYueChang’anUniversity,Xi’an,China摘要钢管混凝土系杆拱桥（简称系杆拱桥）因性能优越、造型优美，被广泛应用于大中跨径桥梁的建设中。本文根据系杆拱桥在工程实际中的承载能力极限状态可靠度分析需求，基于系杆拱桥力学性能分析和结构可靠度基本理论，针对系杆拱桥在承载能力极限状态下的功能函数高度非线性且无法显式表达，导致常规可靠度计算方法难以精确求解结构可靠指标的问题，对系杆拱桥在承载能力极限状态下的可靠度分析方法与应用进行研究。主要

3、研究内容如下：（1）结合系杆拱桥的受力特点和可靠度理论的相关研究成果，探讨在系杆拱桥承载能力极限状态可靠度分析中存在的困难，明确进行系杆拱桥承载能力极限状态可靠度分析时应解决的问题，确定需要研究的目标、内容和方法。（2）基于系杆拱桥结构构件和体系的力学特性，结合相关桥梁规范得到主要受力构件的抗力表达式，并建立各构件在承载能力极限状态下的功能函数。以系杆拱桥主要受力构件的可靠度分析为基础，简化系杆拱桥的失效模式，构建系杆拱桥等效串联体系，形成系杆拱桥的结构体系可靠度分析方法。（3）通过分析常规可靠度计算方法求解系杆拱桥可靠指标存在的缺

4、陷，将加权平均模拟法应用于系杆拱桥承载能力极限状态可靠指标的计算中，利用MATLAB软件编制可靠指标计算程序，并结合算例对程序的可行性及准确性进行验证。（4）采用ANSYS软件建立实桥有限元模型，确定影响实例系杆拱桥可靠度分析的随机变量，通过加权平均模拟法对主要受力构件进行承载能力极限状态可靠度分析。采用PNET法简化实例系杆拱桥的失效模式，并根据构件的可靠指标，进行结构体系承载能力极限状态可靠度分析。（5）基于可靠度理论与加权平均模拟法，结合工程实例的分析计算，形成系杆拱桥专用的承载能力极限状态可靠度分析方法与流程，并根据计算分析

5、结果为系杆拱桥的相关设计提供借鉴。关键词：钢管混凝土系杆拱桥，可靠度分析，承载能力极限状态，加权平均模拟法IAbstractConcrete-filledsteeltubetiedarchbridgesarewidelyusedintheconstructionoflargeandmedium-spanbridgesbecauseofsuperiorperformanceandbeautifulshape.Inthispaper,basedonthereliabilityassessmentoftheultimatestateoft

6、hebearingcapacityofthetiedarchbridgeinengineeringpractice,basedontheanalysisofthemechanicalpropertiesofthetiedarchbridgeandthebasictheoryofstructuralreliability,thefunctionofthetiedarchbridgeunderthelimitstateofthebearingcapacityishighlynonlinearandItisimpossibletoexpr

7、essexplicitly,whichleadstotheproblemthattheconventionalreliabilityanalysismethodisdifficulttoaccuratelysolvethestructuralreliability.Thereliabilityanalysismethodandapplicationofthetie-bararchbridgeunderthelimitstateofthebearingcapacityareexplored.Mainpointsofthispapera

8、reasfollows:(1)Basedontherelatedresearchresultsofthestresscharacteristicsandreliabilitytheoryoftiedarchbridges,thedif