斜拉橋動(dòng)態(tài)可靠度及評(píng)估指標(biāo)體系理論研究

大跨度斜拉橋結(jié)構(gòu)大都建立了自身的施工監(jiān)控、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，力求對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體行為的實(shí)時(shí)監(jiān)控和結(jié)構(gòu)狀態(tài)的智能化評(píng)估。研究出一套便于推廣且有效的在斜拉橋施工－運(yùn)營(yíng)期對(duì)橋梁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀況做出客觀可靠的評(píng)估，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息的斜拉橋可靠性評(píng)價(jià)模式是非常必要的。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人提出對(duì)斜拉橋進(jìn)行動(dòng)態(tài)可靠度分析、評(píng)估，進(jìn)行計(jì)算方法的理論完善，更多隨機(jī)性因素的修正、系統(tǒng)性的強(qiáng)化，向更深層次的理論體系探討。解決主要問題有：第一荷載效應(yīng)方面，依托實(shí)際工程對(duì)施工期荷載進(jìn)行了分類，補(bǔ)充建立了施工期荷載隨機(jī)過程概率模型，推導(dǎo)施工期荷載對(duì)現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)作用的統(tǒng)計(jì)公式，對(duì)車輛荷載概率模型進(jìn)行修正，更符合實(shí)際運(yùn)營(yíng)中多峰分布的特性，并提出基于隨機(jī)有限元的的荷載效應(yīng)計(jì)算方法。第二結(jié)構(gòu)抗力計(jì)算方面，基于灰色系統(tǒng)理論研究并改進(jìn)計(jì)算方法的包容性和開放性，便于實(shí)際應(yīng)用中結(jié)合橋梁檢測(cè)信息能夠及時(shí)修正處理；第三基于隨機(jī)過程分析的斜拉橋復(fù)雜體系的失效模式追尋；第四從系統(tǒng)論角度出發(fā)提出基于灰色系統(tǒng)理論和層次分析法的動(dòng)態(tài)可靠度指標(biāo)評(píng)估體系的建立等。從而為斜拉橋結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)估的定性、定量化奠定基礎(chǔ)，指導(dǎo)狀態(tài)評(píng)估。 2100433B

作為復(fù)雜體系的斜拉橋大都建立了自身的施工監(jiān)控、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，力求進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)整體行為的實(shí)時(shí)監(jiān)控和結(jié)構(gòu)狀態(tài)的智能化評(píng)估。研究出一套便于推廣且有效的在斜拉橋全壽命期對(duì)橋梁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀況做出客觀可靠的評(píng)估，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息的斜拉橋可靠性評(píng)價(jià)模式是十分必要和迫切的，也尚有大量難題亟待解決。申請(qǐng)人提出對(duì)斜拉橋進(jìn)行進(jìn)行動(dòng)態(tài)可靠度分析并建立相應(yīng)評(píng)估體系，在已有研究基礎(chǔ)上努力進(jìn)行計(jì)算方法的理論完善，隨機(jī)性因素的修正，系統(tǒng)性的強(qiáng)化，向更深層次的評(píng)估理論體系探討。解決諸如：建立斜拉橋施工期荷載統(tǒng)計(jì)模型、運(yùn)營(yíng)期車輛荷載概率模型的修正、基于改進(jìn)隨機(jī)有限元的的荷載效應(yīng)計(jì)算及組合、基于隨機(jī)過程分析的斜拉橋復(fù)雜體系的失效模式追尋、從系統(tǒng)論角度出發(fā)提出基于層次分析法結(jié)合灰色系統(tǒng)理論的動(dòng)態(tài)可靠度指標(biāo)評(píng)估體系的建立等科學(xué)問題。努力為斜拉橋結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)估的定性、定量化奠定基礎(chǔ)，指導(dǎo)斜拉橋狀態(tài)評(píng)估。

橋梁網(wǎng)絡(luò)是指由多座橋梁組成的、具有一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。橋梁的安全以及網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通對(duì)于國(guó)計(jì)民生有著重要的意義。本項(xiàng)目致力于構(gòu)建橋梁網(wǎng)絡(luò)在遭受地震災(zāi)害前、災(zāi)害發(fā)生時(shí)和發(fā)生后三階段信息不斷變化下的動(dòng)態(tài)可靠度評(píng)估的框架。首先，在美國(guó)太平洋地震工程研究中心基于性態(tài)的地震工程研究框架內(nèi)確立典型橋梁結(jié)構(gòu)在地震災(zāi)害下性態(tài)的概率模型；在此基礎(chǔ)上，確立橋梁性態(tài)之間的相關(guān)模型。模型中將會(huì)考慮災(zāi)害以及橋梁屬性（構(gòu)造、基礎(chǔ)形式、材料和建造年代等）的影響。最終實(shí)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)高效、可靠計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠度分析框架。研究成果將為橋梁網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)（或準(zhǔn)實(shí)時(shí)）的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和決策實(shí)踐提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持，所構(gòu)建的相關(guān)模型和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠度分析框架也將對(duì)其它生命線工程以及大型建筑群的研究具有理論意義。

橋梁網(wǎng)絡(luò)是指由多座橋梁組成的、具有一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。橋梁的安全以及網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通對(duì)于國(guó)計(jì)民生有著重要的意義。本項(xiàng)目構(gòu)建橋梁網(wǎng)絡(luò)在遭受地震災(zāi)害前、災(zāi)害發(fā)生時(shí)和發(fā)生后三階段信息不斷變化下的動(dòng)態(tài)可靠度評(píng)估的框架。首先，在美國(guó)太平洋地震工程研究中心基于性態(tài)的地震工程研究框架內(nèi)確立典型橋梁結(jié)構(gòu)在地震災(zāi)害下性態(tài)的概率模型；在此基礎(chǔ)上，確立橋梁性態(tài)之間的相關(guān)模型。模型考慮了災(zāi)害以及橋梁結(jié)構(gòu)屬性（構(gòu)造、基礎(chǔ)形式、材料和建造年代等）的影響。最終實(shí)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)高效、可靠計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠度分析框架。研究成果為橋梁網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)（或準(zhǔn)實(shí)時(shí)）的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和決策實(shí)踐提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持，所構(gòu)建的相關(guān)模型和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠度分析框架也對(duì)其它生命線工程以及城市大型建筑群的研究具有理論意義。 2100433B

大跨度鋼斜拉橋結(jié)構(gòu)纖柔、施工期長(zhǎng)、施工工序復(fù)雜，其施工期結(jié)構(gòu)可靠度問題屬于復(fù)雜受力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠度研究的前沿課題。圍繞大跨度鋼斜拉橋施工全過程結(jié)構(gòu)時(shí)變體系可靠度問題，結(jié)合其力學(xué)行為特性，通過仿真分析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)以及關(guān)鍵構(gòu)件試驗(yàn)，從關(guān)鍵構(gòu)件和結(jié)構(gòu)體系多尺度層面闡明結(jié)構(gòu)時(shí)變體系的主要失效模式及其力學(xué)機(jī)理；采用多尺度可靠度新理念，建立大跨度鋼斜拉橋施工全過程時(shí)變體系的多尺度可靠度模型，研究并揭示結(jié)構(gòu)時(shí)變體系可靠度與其關(guān)鍵構(gòu)件可靠度間的相互關(guān)系規(guī)律；提出基于多尺度可靠度模型的大跨度鋼斜拉橋施工過程時(shí)變體系可靠度計(jì)算方法，探明其施工全過程時(shí)變體系可靠度的演化規(guī)律并建立相應(yīng)的可靠度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。本項(xiàng)目研究成果可為大跨度鋼斜拉橋設(shè)計(jì)理論、施工控制決策、災(zāi)害性工程事故預(yù)防及對(duì)策提供科學(xué)依據(jù)并為其設(shè)計(jì)及施工規(guī)范的制定提供重要參考，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。