既有塔架结构可靠度鉴定理论研究与应用

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1、申请同济大学工学博士学位论文既有塔架结构可靠度鉴定理论研究与应用培养单位：一级学科：二级学科：研究生：指导教师：土木工程学院建工系土木工程结构工程柳胜华马人乐教授二oo五年五月摘要塔架结构作为一种空间桁架结构，属于高耸结构类型。广泛应用于广播电视、通讯、能源、输电、交通、气象、消防、旅游等领域。为了发展本地的通讯及增强广播电视信号的发射，各地政府部门纷纷建造了形式多样的电视发射塔，特别是在20世纪80年代和90年代期间得到了蓬勃迅猛的发展。在这个期间建造的塔架结构，基本历经了近十几、二十几年的服役期，达到了其设计使用年限的三分之一到三分之二。对经历较长服役期的塔架结构或由于其它原因如扩容或功能

2、拓展而对塔架结构的受力产生不利影响时，需要对塔架结构的可靠度做出鉴定，以掌握塔架在未来服役期内的工作性能，并为加固处理提供依据。对塔架结构可靠度鉴定课题的研究是一项具有理论意义和实用价值的工作。本文结合塔架结构的特点，提出了采用体系可靠度理论进行塔架结构可靠度鉴定的理念，并详细分析研究了采用体系可靠度理论进行可靠度鉴定评估的各具体问题。分析了塔架结构进行可靠度鉴定时塔架结构构件的抗力分布类型、可变荷载(主要是风荷载)的概率分布类型和统计参数取值问题；提出了基于功能的塔架结构可靠度鉴定的概念，明确了需鉴定可靠度的相关方面；根据塔架结构的受力特点，提出了对既有塔架结构进行体系可靠度分析的失效路径搜

3、索准则；由于塔架结构具有分层段受力相似的特点，根据塔架结构的这种受力特点，提出了适合于塔架结构的主要失效路径识别的分层缩减方法，并分析了该方法的基本原则和实现步骤，采用该方法可有效提高计算效率。对塔架结构的可靠度做出评估后，应根据评估结果对塔架进行适当的加固处理，加固时应遵循对识别出的主要失效路径中的失效单元优先处理的原则。提出了对塔架结构进行动态可靠度评估的意义，及结构构件抗力衰减模型和衰减函数的幂函数与指数函数的分段函数模型。关键词：塔架结构，可靠度鉴定，主要失效路径，动态可靠度评估Abs订actABSTRACTSteeltowerstructureasaspacetrussstructu

4、rebelongstohigh—risingstructuresystem．Itiswidelyusedinsuchfieldsasbroadcastandtelevision，communication，energy,transmittingelectricity,traffic，weather,firecontrolandtraveletc．Inordertodeveloplocalcommunication，broadcastandtelevision，alotoflocalgovernmentshavebuiltmanykindsofsteeltowers，especiallyduri

5、ngthe80sandthe90softhe20thcentury．Thetowersbuiltatthattimehaveservicedfornearlymorethantenortwentyyearsandreachedabout1／3to2／3ofitsdesignservicinglife．Inordertoknowexactlyhowthetowerwillworkinfutureandpresenttherationalreinforcementme盘sure$forthosesteeltowerswhichareneedtobereinforced，itisnecessaryt

6、ohaveareliabilityorprobabilityassessmentforthem．Itisobviouslythatthereliabilityassessmentforthosetowersgoingthroughlongonactiveserviceorinpoorstressforotherreasonssuchascontinuationorfunctionexpansionisonethathasrealistictheorymeaningandhaspracticalworkofvalue．Thispaperproposesallalternativemethodof

7、appraisingtheprobabifityofthetowerstructuresaccordingtoitscharacteristics．ThispaperstudieshowtoaSSeSSthereliabilityagainstallowableStressfailureofcriticalmembersofthetowerstructureswithsystemreliabili