长大桥梁概率相关多灾害基本理论及其抗风强健性应用方法

Long and large bridges are key points of highway and railway systems as national economy arteries related to national welfare and the people’s livelihood. Our nation has built and operated more than half amount of long and large bridges in the world, and has the construction request for more number and larger size. Construction and operation of long and large bridges have the fundamental problem of life cycle safety, and its bottleneck problem is disaster resistance robustness under multi-hazard action. The project focuses on three key scientific problems, including type, behavior and relativity of life cycle hazards for bridges, mechanism, model and robustness of multi-hazard combined action, effect, robustness and control of wind related multi-hazard action. The research content covers statistical analysis of bridge hazard action classification and probabilistic relativity, theoretical analysis of multi-hazard combined action and hazard resistance robustness of bridges, physical and numerical experiments of wind related multi-hazard combined action and effects, theoretical and physical research of robustness and control of wind related multi-hazard action on bridges. Four research goals are respectively set for four research contents as well as bridge engineering practice.

长大桥梁是关系国计民生的国家经济大动脉—公路和铁路的关键结点，我国已经建成和运行着占世界总量一半以上的长大桥梁，并在数量和尺度上还有继续增长的建设需求。长大桥梁建设和运行的根本问题是寿命期安全，其瓶颈问题是多灾害作用下的抗灾强健性。本项目主要围绕三个关键科学问题，桥梁寿命期灾害作用种类、行为和相关性，多灾害共同作用机理、模型和强健性，风相关多灾害作用效应、强健性和控制；计划开展四项研究工作，桥梁灾害作用分类及其概率相关性统计分析，桥梁多灾害共同作用及其抗灾强健性理论分析，风相关多灾害共同作用模拟及其效应物理或数值试验，桥梁风相关多灾害作用强健性及其控制理论分析和物理实验；预期实现四个研究目标，提出桥梁灾害作用分类及其概率相关性分析方法、建立多灾害共同作用模型及其抗灾强健性方法、探索风相关多灾害共同作用模拟及其效应分析方法、研发桥梁结构抵抗风相关多灾害的强健性及其控制技术、并付诸工程应用。

长大桥梁是关系国计民生的国家经济大动脉——公路和铁路的关键结点，我国已经建成和运行着占世界总量一半以上的长大桥梁，并在数量和尺度上还有继续增长的建设需求。长大桥梁建设和运行的根本问题是寿命期安全，保证安全的瓶颈是多灾害作用下的抗灾强健性。本项目主要围绕桥梁寿命期灾害作用种类、行为和相关性，多灾害共同作用机理和模型以及风相关多灾害作用效应和强健性等三个关键科学问题。在桥梁灾害作用分类及其概率相关性研究方面，建立了桥梁灾害作用数据库，提出了长大桥梁三级灾害作用分类，统计分析了灾害间概率相关性，首次提出了弱相关、中相关和强相关等三种桥梁多灾害；在多灾害共同作用模型及概率性评价方面，提出了桥梁多灾害共同作用模型——单一未预灾害分别作用、几个罕遇灾害独立作用和多个常遇灾害耦合作用，建立了多灾害共同作用概率性评价方法；在风相关多灾害共同作用模拟及其效应研究方面，揭示了风雨和风波流致灾机理，建立了风雨和风波流耦合灾害作用模型，提出了风雨和风波流耦合作用效应分析方法；在桥梁风相关多灾害强健性及其控制研究方面，建立了桥梁颤振稳定和静风稳定强健性分析模型和方法，研发了提高桥梁风相关多灾害作用强健性的气动控制技术。本项目研究实现了桥梁防灾从单一灾害到多种灾害的重点跨越，提升了我国桥梁多灾害基础研究的原始创新能力，科学支撑了长大桥梁的安全建设和正常运行。.项目研究成果发表学术论文30多篇，其中高水平国际期刊论文12篇、中文核心期刊论文9篇，出版专著1部，主编指南和标准各1部，授权发明专利14项。获上海市科技进步奖一等奖1项，中国公路学会科学技术奖一等奖1项，国际ICARO奖。举办国际和国内学术会议5次和2次，国际和国内学术会议大会报告14次和21次。资助培养博士研究生5名、硕士生3名，获“上海市浦江人才计划”1人。研究成果应用于深中通道伶仃航道桥以及六横通道双屿门航道桥等，推广应用前景广阔。