钢桁架桥梁结构可靠度评估(开题报告,外文翻译,论文说明书17000字)
摘要
随着中国建设事业的发展，桥梁在公路工程中的比重越来越大，钢桁架桥是桥梁中的一种重要结构形式。结构可靠度分析的目的是对已知结构尺寸、荷载、材料特性，校核结构的可靠度，使得结构在随机因素的作用下，可能会失效的概率有一个比较准确估量。48米钢桁架桥在工程中比较常见，所以本文以48米的钢桁架桥为模型，这种具有普遍代表性的桁架简支结构，有着广泛的社会效益和工程应用前景。本文主要解决了恒载和公路一级荷载作用下，桁架桥杆件受力的计算模型和可靠度的模拟计算，对影响可靠度的参数其灵敏度进行了分析。具体的内容如下：
首先，对现有的可靠度理论进行详细的阐述，聚焦在国内外对结构可靠度的研究现状，着重介绍中心点法，验算点法的原理以及计算公式，为后期计算提供理论支持，介绍蒙特卡洛模拟的直接抽样法，并对各种方法的特点进行分析对比总结。
其次，利用ANSYS有限元分析软件对48米跨径的钢桁架进行实体建模，根据桁架桥的设计规范选定钢材截面，设计截面尺寸，分别对模型依次累加自重，一期恒载，二期恒载，比较杆件应力的变化，最后在最不利的位置施加活载，修正截面尺寸，从而确定桥梁在正常使用极限状态下的合理应力值。
再次，对影响抗力的变量参数进行查阅，包括钢材的截面面积、钢材的抗压抗拉设计值、荷载效应作用值。结果表明各种参数都服从标准正态分布，功能函数以正应力加弯曲应力为检验指标。
最后，利用MATLAB模拟钢桁架不同代表部位的失效概率，由失效概率计算得到可靠度指标，对影响可靠度的参数进行敏感性分析，分析各个参数对可靠度指标的影响程度，得出影响钢桁架桥抗力的主要因数是结构抗力和弯曲应力。
关键词：钢桁架桥；失效概率；可靠度；蒙特卡洛；参数敏感性分析
Abstract
With the development of China's construction, the proportion of bridge in highway engineering is increasing, and steel truss bridge is an important structural form of bridge. Is the purpose of the structure reliability analysis of known structure size, loading, material properties, the reliability of the structure check, make the structure under the action of random factor, failure probability of may have a more accurate measure. 48 meters of steel truss bridge are common in engineering, so this article 48 meters of steel truss bridge as the model, the universal typical truss simply-supported structure, has a broad social benefit and engineering application prospects. The specific contents are as follows:
First, the existing in detail in this paper, the reliability theory, center point method is introduced, the checking point method, Monte Carlo simulation of direct sampling method, and concluded through the comparative analysis on the characteristics of various methods.
Secondly, by using ANSYS finite element analysis software for 48 meters span steel truss entity modeling, selected steel cross section, design of section size, group have different structure, maximum correction section size, to determine reasonable stress of the bridge under normal use limit state values.
Next, the parameters of the influence resistance are checked, including the section area of the steel, the design value of compressive resistance of steel and the value of the load effect. The results show that all kinds of parameters obey the standard normal distribution, and the function takes the positive stress plus the bending stress as the test index.
Finally, using MATLAB to simulate the failure probability of different representative parts of steel truss, sensitivity analysis is made on the parameters affecting reliability, and the main factors affecting the resistance of steel truss bridge are obtained.
Keywords: steel truss bridge; Failure probability; Reliability; Monte Carlo; Parametric sensitivity analysis.
目录
第1章 绪论 1
1.1 研究的目的和意义 1
1.2 可靠度的研究和进展 1
1.2.1 可靠度理论的发展 1
1.2.2 我国对可靠度的研究 2
1.3 本文的主要工作 3
第2章 结构可靠度理论 4
2.1 结构可靠度的基本概念 4
2.1.1 可靠性与可靠度 4
2.1.2 极限状态 4
2.1.3 极限状态方程 5
2.1.4 失效概率与可靠度指标 6
2.2 可靠度的计算方法 6
2.2.1 中心点法 6
2.2.2 设计验算点法 7
2.2.3 蒙特卡洛法 10
第3章 ANSYS有限元模型建立 11
3.1 单元的定义 11
3.2 BEAM4输入参数汇总： 11
3.3 桁架基本设计资料 12
3.3.1 主桁架尺寸的确定依据 12
3.3.2 主桁架尺寸的选取 13
3.4 建模关键命令流的实现 16
3.4.1 节点的建立 16
3.4.2 单元的连接 16
3.4.3 单元分组介绍 16
3.4.4 支座约束施加 17
3.5 桥面板的布置和桥面铺装 17
3.5.1 桥面结构材料的选取 17
3.5.2 桥面结构尺寸设计与安放 18
第4章 结构荷载的计算 20
4.1 荷载计算基本假定 20
4.2 荷载效应作用计算 20
4.2.1 钢桁架的自重作用 20
4.2.2 桥面板和桥面铺装恒载计算 21
4.3 恒载效应作用下求解 23
4.3.1 求解命令流 23
4.3.2 各个杆件求解结果 24
4.4 桥梁模型整体受力规律分析 25
4.5 活载的计算与施加 31
4.5.1 活载计算 31
4.5.2 结构恒载和均布活载作用下的应力计算 32
4.5.3 集中荷载的施加 33
第5章 可靠度与敏感性分析 35
5.1 功能函数表达式 35
5.2 相关参数的概率统计特征 35
5.3 目标可靠度βT的确定 36
5.4 蒙特卡洛法计算可靠度指标 36
5.5 随机变量敏感度分析 38
5.5.1 钢材抗拉压强度f 39
5.5.2 荷载轴力N 40
5.5.3 构件截面面积A 40
5.5.4 YYL的应力 41
5.5.5 ZZL的应力 41
第6章 结论和展望 43
6.1 结论 43
6.2 展望 43
参考文献 45
致谢 47 |
