桥梁结构可靠度研究概况

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1、桥梁结构可靠性研究概述扌商要：20世纪40年代以来，结构可靠性理论有了长足的发展，尤其是许多国家开端研究在结构设计规范屮的利用，使结构可靠性理论的利用进入一个新的吋代。本文根据文献材料，从影响结构的可靠度因索、极限状态设计法、结构可靠性理论研究的历史、现状、桥梁结构可靠性理论研究现状、工程结构可靠性发展趋势等方面对桥梁工程结构可靠性理论研究进行了概述。关键词：桥梁结构可靠度概述结构可靠性的定义是：“在预定的条件下，结构达到设计规定功能的能力”。结构口J靠度的定义是：“结构在规定的时间内，在规定的

2、条件下，完成预定功能的概率”。如果失效概率用P・；表示，则可靠概率就等于（1-PJ,这就是可靠度。因此计算结构的失效概率是概率极限状态设计法屮很重要的一环，计算失效概率时，必须对影响结构可靠度的各种因索，用概率及数理统计法进行详尽的分析。一、影响结构可靠度的主要因素影响结构可靠度的因素很多，主要有以下五个方面：1、可能出现于结构物上各种作用的变异性以结构自重为例，在相同条件下制作的一批构件，它们的重量并不相同，因此，结构自重是随机变量。由于结构自重在整个设计基准期内基木保持不变，所以它的随机性仅

3、表现在空间的变异上。汽车荷载的随机性不但表现在空间位置的变异（可动作用）上，而且还表现在时间的变异（可变作用）上。总之，各类荷载都是随机量。2、材料强度的变异性rtr丁建筑材料制造工艺过程的特点以及所用原材料的特性，使产品的实际强度和性能不可能完全-致。例如，用同一批混凝土拌和料在相同条件下制作的立方块，经相同的条件养护后，用标准试验方法测得的立方强度也会冇大冇小。实际上材料的性能是随吋间而变化的，特别是混凝土，这种变化相当明显。但是,为了简化起见，各种材料的性能仍作为与吋间无关的随机变量来考虑

4、。由材料制作的构件，它的强度当然一也是随机量。3、结构分析中的不准确性结构上的各种作用确定后，就是据此求出作用在构件各截面上的内力，这个过程就是结构分析。通常构件是作为几何面或线來考虑的。把实际上具冇厚度的构件用线或面來置换必然会带來一些不准确。也就是说，结构计算所采用的假定（如计算简图等）和理论方法不可能完全符合实际，使计算结果与实际情况之间存在一定的偏差。对于超静定结构计算，还需要知道组成结构物的各个构件的刚度的比值。钢筋混凝土构件的内力与变形是不成比例的。因而想要止确求得各种作用下构件的刚

5、度，实际上儿乎是不可能的。绝大部分钢筋混凝土结构的内力分析仍按弹性体计算。因此超静定结构的理论计算与实际情况之间的偏差就更大一些。4、施工过程中的不确定性施工过程的各个环节都对结构的可靠性有一定程度的影响。例如：模板的质量可能使结构的实际尺寸小于或大于设计尺寸；实际水灰比有可能大于或小于设计水灰比；振捣不均匀有可能降低局部区段的强度并影响裂缝的分布规律等等。总之，施工过程的各个环节都具有不确定性。5、特殊环境的影响处于高温、侵蚀性介质等因素作用下的结构物，其强度与耐久性都将冇所下降。下降的幅度与

6、结构物周围的环境有关，很难作出较准确的判断。综上所述，影响结构可靠度的各个因索，本质上都是具有不确定性的，是一些机变量或随机过程。设计时这些量都不能确定而只能推定，因此，结构的可靠度需要概率和数理统计的方法来解决。二、近似概率极限状态设计法以结构各种功能的极限状态为依据，其可靠度理论建立在概率与数理统计基础上的设计方法，称为概率极限状态设计法。根据采用概率与数理统计方法的广度、深度和准确度将概率极限状态设计法分为半概率法、近似概率法与金概率法等三类，概率法即将完成它的历史使命，本文不拟赘述。概率

7、法目前正处在研究阶段，暂时还不能实现。因此本文仅着重介绍即将广泛应用的近似概率法。比全概率法更高一级的设计法可以认为是“最优失效概率法”。目前在研究中所谓近似概率设计法就是利用随机变量的某些数字特征（如均值、方差等）来计算构件可靠度的方法。事实上，确定各分项系数以及工作条件系数的具体数值的理论与方法就是结构的可靠度问题。对于结构可靠性这一学科,从其出身到现在己经有了长足的发展：从基于概率论的随机可靠性到基于含混理论的含混可靠性以及近年来提岀的非概率可靠性，使得这一理论H臻丰富和完善,并深入渗透到

8、各个学科和领域。结构构件完成预定功能的工作状态可以用作用效应s和结构抗力R的关系来描述，这种表达式称为结构功能函数，用Z来表示当Z〉0时，结构能够完成预定的功能，处于可靠状态；当z〈o时，结构不能完成预定的功能，处于失效状态；当Z二0时，即R=S,结构处于极限状态。Z=g(R,S)二R-S二0,称为极限状态方程。三、结构可靠性理论研究历史长期以來，人们就广泛采用“可靠性”这一概念來定性评价产品的质量。这种靠人们经验评定其产品可靠、比较可靠、不可靠，没有一个量的标准来衡量。1939年，英国航空委员