非機率可靠性算法研究及其在橋樑評估中的套用

《非機率可靠性算法研究及其在橋樑評估中的套用》是依託武漢工程大學，由陳旭勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：非機率可靠性算法研究及其在橋樑評估中的套用
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳旭勇
• 依託單位：武漢工程大學

項目摘要

本項目以簡單體系拱橋和鋼筋混凝土梁橋為研究對象，實施基於區間模型的在役橋樑非機率可靠性評估。首先，採用最佳化搜尋技術，創建一套基於區間模型的非機率可靠性最佳化搜尋算法。通過輸入不確定參數的相關信息，利用ANSYS計算樣本點的回響量，FORTRAN程式計算回響面待定係數，通過FORTRAN程式調用MATLAB最佳化引擎子程式，求得最可能失效點和非機率可靠性指標，實現解析分析與數值計算的無縫連線。然後，以在役橋樑結構為具體研究對象，經現場測量和取樣試驗分析，結合設計圖紙和竣工圖紙獲取區間信息，利用項目所確立的非機率可靠性最佳化搜尋算法，對橋樑結構和構件進行非機率可靠性評估。對於安全結構，利用反最佳化設計進一步確定車輛荷載的安全裕度，對於不可靠結構，給出維修加固方案建議或預警。該項目研究可為在役橋樑提供信息需求量少、計算工作量小、結果偏於保守的可靠性評估方法，為橋樑維修加固提供技術支撐。

結題摘要

在參數信息匱乏的情況下，基於機率論與數理統計方法的傳統可靠性理論在處理工程隨機問題時有其局限性。然而，非機率可靠性理論無需知道具體的機率密度分布函式，只需知道參量的上下界就能求解非機率可靠性指標，對實際的結構進行可靠性評估，在工程中有著更廣泛的適用性。 本基金創建了基於區間模型的非機率可靠性最佳化搜尋算法，並以在役橋樑為研究對象，實施基於區間模型的在役橋樑非機率可靠性評估。具體的研究成果如下： (1)對基於區間模型的結構非機率穩健性設計進行了最佳化。 (2)對在役橋樑進行了非機率可靠性評估，不安全情況下通過碳纖維布對橋樑進行加固，並對加固後的橋樑進行了可靠性評估。 (3)創建了基於區間模型的全局最優解法、改進的全局最優解法、改進的回響面法、簡化的非機率回響面法和非機率回響面界限法。 (4)創建了基於非機率的在役橋樑可靠性評估流程，利用創建的算法對在役的5跨空腹式拱橋和3跨連續PC剛構橋分別進行可靠性評估。 (5)分析車輛模型因素對車橋耦合的影響，研究相同速度條件對跨中位移的影響情況,後期將進一步研究基於非機率理論的車橋耦合；研究了基於改進設備的鋼桁梁頂推施工線形及應力控制，後期進一步研究施工期橋樑非機率可靠性評估。