《大跨度鋼斜拉橋施工全過程時變體系多尺度可靠度研究》是依託西南交通大學，由張清華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大跨度鋼斜拉橋施工全過程時變體系多尺度可靠度研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張清華
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大跨度鋼斜拉橋結構纖柔、施工期長、施工工序複雜，其施工期結構可靠度問題屬於複雜受力結構系統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構時變體系可靠度問題，結合其力學行為特性，通過仿真分析、現場實測以及關鍵構件試驗，從關鍵構件和結構體系多尺度層面闡明結構時變體系的主要失效模式及其力學機理；採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，研究並揭示結構時變體系可靠度與其關鍵構件可靠度間的相互關係規律；提出基於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律並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並為其設計及施工規範的制定提供重要參考，具有重要的理論意義和工程套用價值。
結題摘要
大跨度鋼斜拉橋的施工過程屬於結構體系和荷載作用體系的雙重時變系統，其可靠度問題屬於多學科、多方向交叉的研究領域。本項目針對大跨度鋼斜拉橋施工全過程的結構體系可靠度和關鍵構件可靠度兩方面問題展開研究，所取得的主要研究成果包括：1.建立了大跨度斜拉橋全過程自適應施工控制理論體系及控制系統；2.收集了多座典型大跨度鋼斜拉橋施工期作用（荷載）和構件抗力的原始資料，通過統計分析得到了主要作用（荷載）和構件抗力的關鍵統計參數及其機率分布特徵；3.探明了大跨度鋼斜拉橋施工全過程的誤差傳播機理；4.就結構非線性屈曲問題的求解方法進行了深入研究，提出了求解該類問題的改進弧長法；5.以多座典型大跨度鋼斜拉橋為研究對象，對其施工全過程的結構穩定性問題進行了深入研究，確定了其關鍵影響因素並探明了施工全過程中結構穩定性安全係數的演化過程，相關研究成果有助於深刻認識關鍵施工階段大跨度鋼斜拉橋的主要失效模式及其失效機理；6.對於包括錨箱式索梁錨固結構和PBL剪力連線件群在內的大跨度鋼斜拉橋關鍵傳力構件的受力特性進行了研究，探明了其傳力機理，提出了PBL剪力連線件群的荷載—滑移變形協調理論模型；7.非線性因素對於大跨度鋼斜拉橋結構可靠度的影響不容忽視，傳統的一階可靠度分析方法因計算精度方面的不足無法滿足要求，通過深入研究揭示了二次二階矩可靠度指標與一次二階矩可靠度指標之間的關係規律，在此基礎上提出了結構二次二階矩可靠度指標的回歸分析預測算法；8. 通過改進的全局β約界算法，基於構件的可靠度指標實現了對於大跨度鋼斜拉橋施工全過程結構體系主要失效模式的準確識別；以條件機率降維計算理論為基礎，將模式失效機率的逐步微分等價遞歸計算改進為高維標準常態分配的多重積分，在此基礎上利用疊代降維計算方法將高維標準常態分配轉化為多個一維標準常態分配的乘積，提出了模式失效機率計算的改進微分等價遞歸算法；考慮失效模式間的相關性，基於串聯模式失效機率計算理論發展了適用於大跨度鋼斜拉橋施工期體系可靠度分析的二階窄可靠度上下界計算理論，並就界寬成因及其關鍵影響因素等進行了深入研究。根據上述理論與方法，對於大跨度鋼斜拉橋施工全過程的結構可靠度問題進行了深入系統的研究，闡明了施工全過程結構體系可靠度的演化規律。通過本研究加深了對於大跨度鋼斜拉橋施工過程可靠度問題的理解，研究成果具有廣闊的套用前景。
