陳小凡

(江西省公路橋梁工程局，江西 南昌 330000)

基于結(jié)構(gòu)易損性分析的公路橋梁可靠度研究

陳小凡

(江西省公路橋梁工程局，江西 南昌 330000)

主要對(duì)公路橋梁的可靠度進(jìn)行了分析，同時(shí)也對(duì)結(jié)構(gòu)易損性的公路橋梁可靠度進(jìn)行了研究。

結(jié)構(gòu)易損性；公路橋梁發(fā)展；可靠度分析

1 可靠度基本內(nèi)容

可靠度指的是公路橋梁的安全系數(shù)、有效系數(shù)、耐久系數(shù)，在設(shè)計(jì)估算之中，橋梁構(gòu)建的荷載效應(yīng)R和抗力SO是影響可靠度的主要因素。而在設(shè)計(jì)階段之中，荷載效應(yīng)R是一個(gè)未知的變量，常常是取其的極限值來進(jìn)行可靠度的估算。道路橋梁的結(jié)構(gòu)可靠度指的是，道路橋梁等在預(yù)測(cè)的使用期之間所產(chǎn)生的使用效率。在我國，橋梁的可靠度一般是在50年左右的時(shí)間，且結(jié)構(gòu)可靠度會(huì)隨著時(shí)間的流逝而越來越低。近幾年來，我國不斷的引進(jìn)外國先進(jìn)的道路橋梁的建設(shè)技術(shù)，總結(jié)了前者的經(jīng)驗(yàn)，培育了大量的創(chuàng)新人才，使得我國的交通建設(shè)有了很大的進(jìn)步。但是對(duì)道路橋梁可靠度分析的手法還過于原始，主要是對(duì)建設(shè)道路橋梁材質(zhì)的壽命和可靠度的分析，在設(shè)計(jì)中，只對(duì)道路橋梁所需的定量要求進(jìn)行分析，而缺乏對(duì)不可知系數(shù)的變量研究，這導(dǎo)致對(duì)建設(shè)設(shè)計(jì)中的評(píng)估出現(xiàn)偏差，影響了后期的可靠系數(shù)。

2 可靠度的分析

可靠度的分析主要從荷載效應(yīng)和抗力來分析，荷載效應(yīng)的可靠度分析又可以分為靜力可靠度分析和動(dòng)力可靠度分析。橋梁作為我國交通樞紐的重要組成部分，是保證各種物資能順利運(yùn)往各地的基礎(chǔ)保障。但是由于橋梁在使用過程中，隨著使用的時(shí)間增長其受損程度也逐漸加深，一旦遭受到嚴(yán)重的損壞，修復(fù)較為困難，并且會(huì)耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，造成長時(shí)間的交通不便。因此，對(duì)公路橋梁的可靠度進(jìn)行分析是非常有必要的。在橋梁建設(shè)技術(shù)人員設(shè)計(jì)時(shí)，一般要保證橋梁在一定的期限間不受嚴(yán)重的外力影響的情況下，不能發(fā)生不可修復(fù)的破壞或者坍塌。而保障橋梁可靠度的措施也主要分成了兩種：一是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)荷載和抗力采用分項(xiàng)系數(shù)，以此來加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。二是采用結(jié)構(gòu)的可靠度來對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將不確定因素對(duì)可靠度的影響進(jìn)行評(píng)估。這種思維也慢慢得到了認(rèn)可，在建設(shè)設(shè)計(jì)中運(yùn)用廣泛。橋梁的可靠度會(huì)隨著時(shí)間的流逝而降低，還會(huì)受到較大的自然條件和人為因素的影響，而橋梁的可靠度低的主要原因有三種：一是施工設(shè)計(jì)中時(shí)對(duì)不確定因素的估測(cè)較少，導(dǎo)致橋梁荷載與抗力的隨機(jī)性；二是受自然災(zāi)害和認(rèn)為的過度負(fù)重影響較大；三是使用期間的橋梁易受損部位的情況無法科學(xué)的進(jìn)行估測(cè)。在設(shè)計(jì)中所預(yù)留的安全限數(shù)也會(huì)在發(fā)展中大大降低，由于多樣的不確定因素，所以橋梁的可靠度設(shè)計(jì)工作難以完善。在施行可靠度系數(shù)分析時(shí)，還應(yīng)該對(duì)最低的安全等級(jí)進(jìn)行研究設(shè)置，保障橋梁能在最低安全等級(jí)之間安全的運(yùn)行，并且要與成本和維修費(fèi)用相結(jié)合，制定出一個(gè)完整的計(jì)劃。

3 基于易損性的可靠度的分析

通常情況下橋梁的使用壽命是在設(shè)計(jì)建造前就已經(jīng)被確定了的，但是由于交通運(yùn)輸情況、自然環(huán)境因素、以及各種非自然因素的人為損壞等都可能致使橋梁的本身結(jié)構(gòu)性能改變，造成使用壽命的縮短。因此，要結(jié)合橋梁的結(jié)構(gòu)易損性來進(jìn)行分析。結(jié)構(gòu)易損性指的是在規(guī)定的荷載參數(shù)之中，工程構(gòu)建的破壞的概率。在我國，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)易損性的研究最早源于對(duì)地震風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估個(gè)預(yù)測(cè)，結(jié)構(gòu)易損性也被分成了五個(gè)等級(jí)：無損傷、輕微損傷、中等損傷、嚴(yán)重?fù)p傷、完全損傷。我國的結(jié)構(gòu)可靠度研究人員對(duì)過去的橋梁道路的損傷程度和易損傷部位進(jìn)行了分析和研究，得到了一個(gè)直觀的損害曲線。結(jié)構(gòu)損害曲線的產(chǎn)生不僅可以方便設(shè)計(jì)人員在日后的建筑設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)分析，還可以分析出不同體系的道路橋梁在同樣的受力條件下的抗損傷程度，促進(jìn)了橋梁的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在往前橋梁可靠度分析研究中，往往會(huì)忽略變量對(duì)工程的影響，最后導(dǎo)致建筑工程無法滿足于現(xiàn)代橋梁的可靠度系數(shù)。

4 結(jié) 語

公路橋梁對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要作用，是人民日常生產(chǎn)生活的基礎(chǔ)設(shè)施，只有提高其穩(wěn)定性，耐久性和可靠性，才能將其作用發(fā)揮發(fā)到極致。在工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)時(shí)，要對(duì)橋梁道路的可靠度進(jìn)行完整科學(xué)額分析，要放棄原始落后的可靠度因素的研究方式，不僅要考慮到確定的因素，還要考慮到受自然人為等因素影響的變量，只有將兩者結(jié)合，才能制定出一個(gè)完善的建設(shè)計(jì)劃，為道路橋梁日后的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為我國的發(fā)展創(chuàng)造堅(jiān)實(shí)的保障。

[1] 龐于濤,袁萬城,沈國煜等.基于結(jié)構(gòu)易損性分析的公路橋梁可靠度研究[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào),2012,33(9):1091-1096.

[2] 趙憶寒.基于結(jié)構(gòu)易損性分析的公路橋梁可靠度分析[J].地球,2013,19(1):241,244.

[3] 董俊,單德山,張二華等.非規(guī)則橋梁近、遠(yuǎn)場地震易損性對(duì)比分析[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2016,48(3):159-165.

2017-02-20

陳小凡(1976-)，男，江西永新人，工程師，研究方向：公路與橋梁。

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