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乔玲玲：基于结构可靠度分析方法的桥梁设计研究 131 基于结构可靠度分析方法的桥梁设计研究 乔玲玲 (河南省交通规划勘察设计院有限责任公司。 郑州 450052) 【摘 要】 结构可靠度是指桥梁结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。结构可靠度 分析方法已经较为完善，但是有关其在桥梁工程中的应用尚未看到相关文献。本文主要研究了常见结构可靠度 计算方法在桥梁工程中的应用 ，并对比了其优缺点，明确了在桥梁工程中的应用范围。最后 ，以河南省某高速公 路上的一座实际桥梁作为案例，进行了基于可靠度分析的设计。结果表明，基于结构可靠度分析的方法在桥梁设 计中有着重大意义。 【关键词】 桥梁工程；设计方法；结构可靠度；有限元分析 【中图分类号】 TU378．2 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2012)09—0131—03 桥梁结构可靠性 问题是研究现有桥梁结构在各 极限状态方程才是精确 的，否则只能得到近似结 种载荷及外界因素等作用下的安全问题，其中可靠度 果 。 的计算方法是一个重要研究内容，它涉及到结构可靠 (3) 一次可靠度算法 。是将功能函数 G()在 度理论在桥梁工程实际中的应用 ，以及桥梁结构安全 独立标准正态空间进行线性展开，当功能函数在验算 性和可靠性的正确评价 ，所 以桥梁结构可靠度问题一 点非线性程度较高时，误差比较大 ，而且这种误差无法 直是工程界人士所关注的重大问题之一 。 由FORM本身估计。 桥梁结构可靠度一般是指桥梁结构在规定 的时 首先将随机变量 变换到独立标准正态空间 “：2／, 间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力 。从上 =T()，()为概率变换函数。在 u变量空间的功能 世纪20年代开始，国际上出现了结构可靠性基本理论 函数变成为G()=G[T一1(“)]=g()；其次，计算 的研究，同时扩展到建筑结构分析和设计领域。我国 功能函数曲面g(i,／)=0上的最大概率可能点(验算 对桥梁结构可靠度理论的研究较晚，始于上世纪50年 点) 。有两种途径可计算验算点，即非梯度算法和 代，在一些专家与学者 的共同努力下，从上世纪 8O年 梯度算法 ，非梯度算法不需要计算功能函数对基本变 代开始，在桥梁结构可靠度方面的理论和应用有了很 量的梯度 ，如响应面法 ；后者相反 ，如 HL—RF算法、 大的进展。本文对 目前关于桥梁结构可靠度分析方法 SQP法等。在 FORM中，由1,／可计算一次可靠度指标 的现状和存在的问题加以简要论述 。 卢 及失效概率P近似解。 结构可靠度分析方法已经较为完善，但是如何在 = 桥梁工程中进行很好地应用，尚未看到相关文章 ，所以 有必要进行详细分析，从而确定每一种分析方法的合 Pf=1一 (卢F0 ) 理应用范围。 式中，n为随机变量数 目； ()为标准正态分布 1 方法研究 的逆分布函数 。 (1) 均值一次二阶矩方法 。将非线性功能函数 (4) 模糊随机可靠度的分析方法 。除随机因素 展开成Taylor级数并取至一次项，按照可靠指标的定 外，结构可靠度还可能受模糊性等因素的影响。这里 义形成求解方程，即产生了求解可靠度的一次二阶矩 仅考虑失效准则具有模糊性的情形，此情形会出现在 法。此方法