大跨桥梁动力可靠度方法研究.pdf

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1、AResearchontheMethodofDynamicReliabilityforLongSpanBridgesbyMENGYan百undissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringForestEngineering1nCentralSouthUniversityofForestryandTechnology498ShaoshanSouthRoad，TianxinDistrictC

2、hangshaHunan410004，P．R．CHINASupervisorProfessorZHOUXianyanFebruary,2012中南林业科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品，也不包含为获得中南林业科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签

3、名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权中南林业科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密口。(请您在以上相应方框打“√”)作者签名：年月目导师签名：年月日大跨桥梁动力可靠度方法研究摘要结构可靠度理论基于经典的静力可靠度理论，广泛应用于结构安全评价

4、、决策分析等工程领域。由于结构动力可靠度理论研究起步较晚，且难度大问题多，甚至一些基本问题都未很好解决。结构动力可靠度分析对主要承受动荷载的桥梁结构而言是相当重要的。尤其是在车辆荷载作用下，其动力可靠度分析更不可或缺。本文主要进行了结构动力可靠度基本理论研究，并应用相关研究成果进行了大跨桥梁的动力可靠度分析。本文工作主要包括以下几个部分。1．确定荷载的统计特征是公路桥梁动力可靠度分析中的一个重要的问题。依据某一新修公路的交通统计数据，基于LM数值迭代法，首次采用一个极值I型函数、一个正态分布函数和一个对数正态分布函数对其

5、概率分布进行描述，计算结果表明，拟合效果较好，可以通过99％的l江S检验。针对可靠度分析中参数的变化，讨论并研究了随机变量三种类型的灵敏度指标sln、s12’及sl孔，随后详细分析非正态分布变量及统计相关变量转换为独立正态分布变量的方法，并给出了算例。2．讨论和推导了单自由度、多自由度及无限自由度的随机振动响应，详细分析了考虑阻尼影响的多自由度和无限自由度体系的复特征值和复模态的求解。并以某桥为例，根据实测的阻尼比，分别采用三种阻尼模式，分析了该桥基于复数域的频率和模态，并随阻尼比的变化，分析了其对频率和模态的影响。3．

6、基于首超破坏机制，推导了平稳Gauss白噪声激励下单自由度系统、简单多自由度系统的动力可靠度，详细分析了无阻尼和有阻尼的两种情况。结果表明，在平稳Gauss白噪声激励下，无阻尼系统的动力可靠度无解，此外作者还给出了有阻尼的单自由度系统及简单多自由体系的动力可靠度的解析解。4．针对动力可靠度，首先分析了两种典型的破坏机制——首超破坏机制和疲劳破坏机制。并对Gauss分布法、Reyleigh过程法、Possion过程法和数值模拟法等进行了分析。以此为基础，结合振型分解法，采用Possion过程法和修正的Possion过程法，

7、编制了平面杆系动力可靠度分析程序——《PMDK动力可靠度分析程序》。5．结合《PMDK动力可靠度分析程序》，以大洋江大桥及淇江大桥为例，详细分析了大桥的基频与振型，以此为基础，根据首超破坏机制，采用位移双侧界限，计算其在车辆荷载作用下的动力可靠度，分析了沿主梁方向的动力可靠度(UY、ROTZ)的变化规律。计算表明，除个别点外，两座大桥ROTZ动力可靠度沿全桥基本一致，而UY动力可靠度的变化规律就显得复杂，针对不同的桥型，博士学位论文规律不同。随着阻尼的变化，作者分析了两座大桥的动力可靠度变化规律。计算表明，随着阻尼比的增

8、大，UY动力可靠度逐渐增加，ROTZ动力可靠度变化规律相对复杂一些，既有增加也有减小，针对不同的桥型，其变化的规律不同。针对弹性模量的变化，研究了弹性模量的变化对动力可靠度的影响。计算表明，大洋江大桥动力可靠度随着弹性模量的增加逐渐减小，而淇江大桥则规律不明显。随着时间的增加，两座大桥的动力可靠度明显下降，两个实例均