斜拉橋動態(tài)可靠度及評估指標體系理論研究項目摘要

作為復雜體系的斜拉橋大都建立了自身的施工監(jiān)控、健康監(jiān)測系統(tǒng)，力求進行橋梁結(jié)構(gòu)整體行為的實時監(jiān)控和結(jié)構(gòu)狀態(tài)的智能化評估。研究出一套便于推廣且有效的在斜拉橋全壽命期對橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時處理，對橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀況做出客觀可靠的評估，并及時發(fā)出預警信息的斜拉橋可靠性評價模式是十分必要和迫切的，也尚有大量難題亟待解決。申請人提出對斜拉橋進行進行動態(tài)可靠度分析并建立相應評估體系，在已有研究基礎(chǔ)上努力進行計算方法的理論完善，隨機性因素的修正，系統(tǒng)性的強化，向更深層次的評估理論體系探討。解決諸如：建立斜拉橋施工期荷載統(tǒng)計模型、運營期車輛荷載概率模型的修正、基于改進隨機有限元的的荷載效應計算及組合、基于隨機過程分析的斜拉橋復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)理論的動態(tài)可靠度指標評估體系的建立等科學問題。努力為斜拉橋結(jié)構(gòu)可靠性評估的定性、定量化奠定基礎(chǔ)，指導斜拉橋狀態(tài)評估。

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)測系統(tǒng)，力求對橋梁結(jié)構(gòu)進行整體行為的實時監(jiān)控和結(jié)構(gòu)狀態(tài)的智能化評估。研究出一套便于推廣且有效的在斜拉橋施工－運營期對橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時處理，對橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀況做出客觀可靠的評估，并及時發(fā)出預警信息的斜拉橋可靠性評價模式是非常必要的。項目負責人提出對斜拉橋進行動態(tài)可靠度分析、評估，進行計算方法的理論完善，更多隨機性因素的修正、系統(tǒng)性的強化，向更深層次的理論體系探討。解決主要問題有：第一荷載效應方面，依托實際工程對施工期荷載進行了分類，補充建立了施工期荷載隨機過程概率模型，推導施工期荷載對現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)作用的統(tǒng)計公式，對車輛荷載概率模型進行修正，更符合實際運營中多峰分布的特性，并提出基于隨機有限元的的荷載效應計算方法。第二結(jié)構(gòu)抗力計算方面，基于灰色系統(tǒng)理論研究并改進計算方法的包容性和開放性，便于實際應用中結(jié)合橋梁檢測信息能夠及時修正處理；第三基于隨機過程分析的斜拉橋復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態(tài)可靠度指標評估體系的建立等。從而為斜拉橋結(jié)構(gòu)可靠性評估的定性、定量化奠定基礎(chǔ)，指導狀態(tài)評估。 2100433B

橋梁網(wǎng)絡(luò)是指由多座橋梁組成的、具有一定拓撲結(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)通對于國計民生有著重要的意義。本項目致力于構(gòu)建橋梁網(wǎng)絡(luò)在遭受地震災害前、災害發(fā)生時和發(fā)生后三階段信息不斷變化下的動態(tài)可靠度評估的框架。首先，在美國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。模型中將會考慮災害以及橋梁屬性（構(gòu)造、基礎(chǔ)形式、材料和建造年代等）的影響。最終實現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)高效、可靠計算的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)動態(tài)可靠度分析框架。研究成果將為橋梁網(wǎng)絡(luò)的實時（或準實時）的風險評估和決策實踐提供理論基礎(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、具有一定拓撲結(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)通對于國計民生有著重要的意義。本項目構(gòu)建橋梁網(wǎng)絡(luò)在遭受地震災害前、災害發(fā)生時和發(fā)生后三階段信息不斷變化下的動態(tài)可靠度評估的框架。首先，在美國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。最終實現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)高效、可靠計算的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)動態(tài)可靠度分析框架。研究成果為橋梁網(wǎng)絡(luò)的實時（或準實時）的風險評估和決策實踐提供理論基礎(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、施工工序復雜，其施工期結(jié)構(gòu)可靠度問題屬于復雜受力結(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)時變體系可靠度問題，結(jié)合其力學行為特性，通過仿真分析、現(xiàn)場實測以及關(guān)鍵構(gòu)件試驗，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)時變體系的主要失效模式及其力學機理；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變體系的多尺度可靠度模型，研究并揭示結(jié)構(gòu)時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變體系可靠度計算方法，探明其施工全過程時變體系可靠度的演化規(guī)律并建立相應的可靠度評價準則。本項目研究成果可為大跨度鋼斜拉橋設(shè)計理論、施工控制決策、災害性工程事故預防及對策提供科學依據(jù)并為其設(shè)計及施工規(guī)范的制定提供重要參考，具有重要的理論意義和工程應用價值。