静定桁架就属于这种结构体系，单元逻辑图如图4.2所示。因尔，从体系可靠度的角度来看，实际的桥梁应尽量避免做成静定结构，条件允许时，应做成具有适当冗余度的超静定结构。超静定结构就是具有这种特性的结构体系。......
2023-09-19
桥梁可靠度分析方法与应用中的疲劳功能函数分析
【摘要】：Righiniotis等［11］建立了考虑交通量增长的细节疲劳裂纹扩展的可靠度模型，分析了应力幅值和应力循环次数对疲劳可靠度的影响规律。式（9.7）所示疲劳功能函数的随机变量X与4个参数有关，再加上临界疲劳损伤Δ的随机性，该功能函数中共有5个随机变量，其中，Sdeq和Nd的概率分布是钢桥面板细节疲劳可靠度的重点研究内容。
为了建立钢桥疲劳极限状态方程，需要从外部荷载和结构抗力两方面考虑。首先，荷载方面，考虑自重荷载SG和可变荷载SQ的有效结合，结构抗力为R，则疲劳失效的功能函数表达式为：
Z＝R-SG-SQ （9.1）
式中，抗力R可用一个综合了结构抗力变化历程的等效抗力表示。由以上理论可知，钢结构的疲劳损伤与材料的疲劳性能参数及外部荷载的大小有关，其中疲劳荷载和结构抗力性能与时间参数t有关。由此引入时变疲劳可靠度概念，其意义为：考虑时间参数t时，结构在随机荷载过程作用下能够保证结构安全的概率。其中时变疲劳可靠度的功能函数表达式为：
Z＝R（t）-S（t） （9.2）
式中，t为结构运营时间；S（t）为荷载效应随机过程；R（t）为变幅应力作用下的疲劳抗力随机过程。在实际工程结构中，疲劳荷载受时间参数的影响较小，但是日循环次数对疲劳可靠度具有一定的影响，应根据实测数据对日循环次数进行统计分析，建立其概率统计的数学模型。
车载下钢桥面板疲劳可靠度分析基础是疲劳强度曲线和线性累积损伤准则。国内外诸多学者从不同角度建立了疲劳可靠度的可靠度分析模型。在疲劳可靠度设计方面，潘春宇和童乐为［8］基于构件的疲劳寿命建立了疲劳失效概率的计算公式：
式中，Ld为设计寿命；μ和σ分别为对数正态分布参数，它们由以下公式计算得出：
最后由可靠指标的定义得出疲劳可靠指标为：
β＝Φ-1（1-Pf） （9.5）
式中，Φ-1为标准正态分布函数的反函数。
在基于裂纹扩展模型的疲劳可靠度研究方面，王春生等［9］将贝叶斯理论引入结构无损检测中，建立了既有钢桥构件疲劳可靠度更新模型，计算了上海市浙江路桥第三根吊杆在检测更新后的β-T曲线，研究结果表明在检测到裂纹时疲劳可靠指标变小，而在未检测到裂纹时，疲劳可靠指标变大。Righiniotis等［11］建立了考虑交通量增长的细节疲劳裂纹扩展的可靠度模型，分析了应力幅值和应力循环次数对疲劳可靠度的影响规律。
在健康监测数据分析方面，邓扬等［4］建立了钢箱梁桥焊接细节的疲劳极限状态方程：
式中，e为考虑传感器测试误差的修正系数；Δ为临界疲劳损伤；D为桥梁细节的疲劳损伤计算值；Nd为应力的日循环次数；Seq为实测应力数据的等效应力；K2为BS5400规范中的疲劳强度系数。邓扬等［4］的研究结果表明，车辆荷载的增长是导致疲劳可靠度降低的重要因素，随着运营期的增加，桥面板焊接细节的疲劳损伤不断累积，疲荷载的增加和裂纹不断扩张、相互耦合致使细节疲劳失效。
在式（9.6）的基础上，引入随机车流参数（交通量车型占有率等）以及交通量增长系数，可建立随机车流下钢箱梁桥焊接细节疲劳损伤的极限状态方程：
式中，n为以年为单位的运营时间；Sdeq表示日随机车流样本下细节等效应力幅；Seq（ij）表示第i种车型的第j个车辆样本下细节等效应力幅；X为由n Sdeq、Nd和KD等组成的随机变量组；Dn（X）表示细节在n年内的累积疲劳损伤；ADTTsl为日通行车辆数量；a为交通量线性增长系数；b为车重的线性增长系数；w为车辆轮迹横向分布系数；pi和ni分别为第i种车型的占有率和轮轴数量。式（9.7）所示疲劳功能函数的随机变量X与4个参数有关，再加上临界疲劳损伤Δ的随机性，该功能函数中共有5个随机变量，其中，Sdeq和Nd的概率分布是钢桥面板细节疲劳可靠度的重点研究内容。
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优化结果分析-桥梁可靠度分析方法与应用详细阅读
取目标体系可靠指标β0＝2，截面及荷载变异系数均为ξ＝0.1，遗传算法优化结果如图5.7所示。图5.7遗传算法迭代过程图由图5.7所示桁架结构遗传算法优化过程可以看出，在第40次种群迭代时，适应度值已经稳定并达到收敛，表明优化过程稳定，优化结果可靠。表5.3不同方法优化结果由表5.3所示的不同体系可靠度约束优化结果可以看出，体系可靠性优化后结构的重量较常规优化方法的大。......
2023-09-19
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疲劳应力提取方法-桥梁可靠度分析方法详细阅读
结构细节疲劳应力循环的提取是车载作用下钢桥面板疲劳可靠度分析的一个重要步骤。下面将对疲劳应力提取常用方法——雨流计数法进行讨论。雨流计数法又称为塔顶法，是最早由美国的Matsuishi和Endo［15］两位工程师提出的主要应用于工程结构疲劳应力循环提取的方法。图8.3给出了采用雨流计数法基本原理得出的应力循环为1-4-7，2-3-2′和5-6-5′。......
2023-09-19
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桥梁抽样方法分析-桥梁可靠度分析方法与应用详细阅读
一般的MC法用于高度非线性的极限状态曲面或者随机变量维数较高的情况，使用在笛卡儿坐标下的抽样模拟法效率较低，计算耗时较多。因此，Ditlevsen、Olesen、Mohr提出了在标准正态空间中极坐标下进行抽样的方向抽样MC法。③重复步骤①和②直到N次，利用式估计失效概率。对于极限状态曲面接近球面的情况，方向抽样MC法比笛卡尔坐标空间的MC法占较大的优势，若计算接近平面的极限状态曲面时，则无优势。......
2023-09-19
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钢箱梁细节疲劳寿命分析：《桥梁可靠度分析方法详细阅读
目标可靠指标下悬索桥钢箱梁细节疲劳寿命的研究结果表明，随着交通量和车重线性增长系数的增加，目标可靠指标下顶板-U肋细节的疲劳寿命逐渐降低。在运营期，应通过对车流量的监测数据定期更新车流量统计数据库，并建立预测车流量模型，才能对悬索桥钢箱梁细节疲劳可靠度做出准确的评估。当交通量增长系数或车重增长系数超出既定范围时，应对交通量进行管制，或对钢箱梁进行检测加固，以确保悬索桥钢箱梁细节疲劳可靠度水平。......
2023-09-19
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桥梁可靠度分析方法及应用详细阅读
Rocco等［4］提出了联合SVM和MCS求解结构可靠度的方法。SVM在结构体系可靠度分析中的应用较少。为了发展工程结构体系可靠度理论与方法在桥梁安全评估中的应用，本章将建立桥梁结构体系可靠度分析的简化模型，总结现有结构体系可靠度分析方法，提出基于支持向量机的桥梁结构可靠度分析方法，最后采用两个算例分析表明支持向量机在桥梁结构体系可靠度评估中的应用。......
2023-09-19
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可靠指标计算方法-桥梁可靠度分析方法与应用详细阅读
在得出疲劳功能函数和随机变量的概率分布特征之后，可采用一定的可靠度方法计算可靠指标。针对本书已经建立的显式功能函数，其非线性次数较高，若采用传统的一次二阶矩法，则计算出的可靠指标有较大的误差，因此，本书选取了计算精度较高的Monte Carlo抽样方法。可靠指标的计算可采用MATLAB语言编制的“具有显式功能函数的结构可靠度计算软件V1.0”［15］和“复杂结构可靠性分析软件V1.0”［16］等软件进行计算。......
2023-09-19
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桥梁可靠度分析方法—综述与应用详细阅读
把结构可靠度引入到工程结构优化设计数学模型中，根据现有的资源及结构功能要求，选取合适的目标可靠指标为约束条件，并采用遗传算法求解，既可以实现此类工程结构优化设计，又能保证结构在使用过程中的安全性。文献［8］建立了半刚性连接框架的拓扑模型，并结合遗传算法进行了基于体系可靠度的结构优化设计，认为不考虑可靠度的优化设计结构存在安全隐患。......
2023-09-19
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