响应面有限元法在既有混凝土桥梁可靠度分析中应用的论文

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1、摘要调查研究表明，桥梁因结构损伤、材料老化等原因而发生承载力不足问题FI益突出，如何对现有桥梁进行有效的评估和可靠度计算，已成为国内外桥梁工程学术界高度关注的一个世界性课题。混凝土老化是既有钢筋混凝土桥梁力学性能下降的一个重要方面，采用合理的混凝土本构关系是进行钢筋混凝土桥梁力学分析的基础。本文通过试验测定了老化混凝土单轴受压状态下的应力应变曲线，该曲线表明老化混凝土在初始受压时，就表现出较大的非线性特征，在较小的应力作用下就产生较大的变形，峰值强度降低，弹性模量降低，整个曲线形状变尖。本文以试验钢筋混凝土简支梁为工程背景，利用大型有限元程序ANSYS，考

2、虑材料非线性，采用三维实体单元建立模型对试验梁的极限承载能力、挠度以及应力应变等进行了数值模拟计算。计算结果表明，试验梁的破坏为跨中截面处的受压破坏，这与试验过程中观察到的试验现象是一致的。从而验证了本文所建模型的正确性和可靠性。提出了一种实用可靠度算法一基于ANSYS的响应面有限元法，通过得出的累积分布函数曲线，计算试验梁在不同荷载作用下正常使用极限状态的挠度可靠度。计算需要通过循环迭代来完成。在可靠性分析的基础上，对试验粱进行参数敏感性分析，结果表明在影响试验梁挠度可靠性的因素中，钢筋弹性模量的影响最大，梁高和主筋面积对试验梁的挠度可靠性影响也很大，而

3、顶板厚度和混凝士保护层厚度的影响则相对较小。关键词：既有混凝土桥梁：本构关系；材料非线性；可靠度；响应面有限元法AbstractBecauseofstructuraldamage，materialaging，thecarryingcapacityofbridgesreducesgradually．Thereforehowtoevaluatetheexistingbridgeseffectivelyandcalculatetheirreliabilityhasbecomeaworldsubjectinbridgeengineeringacademia．The

4、agingofconcrete，tothemechanicalperformancefallingofexistingreinforcedconcretebridges，isaimportantfacet．Adoptingreasonableconcreteconstitutiveequationsisthebaseofanalyzingreinforcedconcretebridges．Onthebasisofexperiment，thisthesisstudiesthestress—straincurveofageingconcreteinthesta

5、teofsingleaxlecompression．Thecurveindicatesthattheageingconcreteshowsobviousnonlinearcharacteratthebeginningofcompression，andbringsobviousdeformationundertheactionofsmallStress．Thecurvealsoindicatesthatthepeakvalueoftheageingconcretestrengthandelasticmoduleisdeclined，andthecurvesh

6、apebecomessharp．Thisthesiscalculatestheultimatecarryingcapacity，deflection，stressandstrainoftheexperimentalbeam，Byusinglarge—scalefiniteelementprogrammingANSYS，puttingtheengineeringbackgroundonexperimentalsimply-supportedreinforcedconcretebeam，andconsideringmaterialnonlinearadopti

7、ngthree—dimensionalentitymodel．AndtheresultsofnumericalsimulationindicatethatthefailureoftheexperimentalbeamOccursatmidspaninformofcompression，whichisconsistentwithexperimentphenomenon．Thereforce，themodelofthisthesisiscorrectandreliable．Apracticalreliabilityalgorithmisputforward，i

8、．e，themethodofresponsesurfaceFEMb