基于非概率时变可靠度的桥梁结构评估新技术及理论研究

In engineering structure indetermination includes randomness, fuzziness and unascertained of three categories. The random probabilistic reliability method in the bridge bearing capacity evaluation process exhibit essentially inconsistent and unadapted. Based on non probabilistic robust reliability theory, this project plans to explore the non-probabilistic time-varying reliability theoretical for the existing bridge structure assessment, research convex set model and the non-probabilistic reliability, constructs the bridge structural non-probabilistic reliability of evolution theory system, form a new technology of bridge reliability assessment. This project focus on solving basic science issues of non probabilistic reliability method in the bridge engineering application, including convex model selection, the four-dimensional space-time distribution of boundary function, reverse optimizing technique, interval finite element analysis, non-probabilistic reliability correction method based on the test data, hybrid reliability. In order to make non-probabilistic reliability assessment theory more engineering applicability and operability, medium and small span reinforced concrete and prestressed concrete bridge structures will be researched. This study will break the traditional situation that bridge bearing capacity evaluation rely solely on the probabilistic reliability theory, make the structure uncertainty analysis more comprehensive system, conduce to more objectively evaluated on bridge structure.

工程结构中的不确定性包括随机性、模糊性和未确知性三大类，而针对随机性的概率可靠度理论在桥梁承载力评估过程中表现出本质上的不协调和不适应，因此本项目拟对既有桥梁结构评估的非概率时变可靠度理论进行探索。研究内容围绕凸集模型和非概率可靠性展开，以非概率稳健可靠度理论为基础，构建桥梁结构非概率可靠度演变理论体系，形成既有桥梁可靠度评估新技术。着重解决非概率可靠度理论在桥梁工程中应用时所涉及到的基础科学问题，包括凸集模型的选择、边界函数的四维时空分布、反优化技术、区间有限元分析、基于测试数据的非概率可靠度修正方法、混合可靠度等。面向中小跨径钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁结构，针对其旧桥评估的工程问题进行应用基础研究，以使非概率可靠度评估理论更具工程适用性和可操作性。本研究将突破传统桥梁承载力评估仅仅依赖概率可靠度理论的局面，使结构的不确定性分析更为全面系统，有助于更加客观真实地对桥梁结构进行综合评价。

桥梁工程在使用期内要进行日常检查、定期检测、特殊试验，其根本目的是对桥梁结构进行安全性和承载力评估，养护部门将根据评估结果制定小修保养、大修补强、限制通行、拆除重建等应对措施。桥梁评估工作是确保生命线工程畅通、避免发生车毁人亡的事故、有效延长使用寿命的基础工作，在桥梁使用过程显得至关重要。.本项目对既有桥梁评估的非概率时变可靠度理论进行探索，研究内容围绕凸集模型和非概率可靠度展开，以非概率可靠度理论为基础，构建桥梁非概率可靠度演变理论体系，逐步形成了既有桥梁可靠度评估新技术。本项目着重解决了非概率可靠度理论在桥梁工程中应用时所涉及到的基础科学问题，包括凸集模型的选择、区间分析、基于测试数据的非概率可靠度修正方法等。面向中小跨径钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁结构，针对其既有桥梁评估的工程问题进行应用基础研究，以使非概率可靠度评估理论更具工程适用性和可操作性。.研究内容包括三部分：桥梁结构非概率可靠性基础研究；基于凸集模型的桥梁结构非概率时变可靠度理论研究；既有桥梁结构剩余承载力评估理论研究。项目组成员共11人近3年的研究，完成了申请书所提的主要研究内容。从传统的概率可靠度入手，分析比较了概率可靠度与非概率可靠度的理论基础、计算方法、评价准则等方面的异同和适用范围，揭示出应用非概率可靠度评估方法既可避免概率可靠度评估的复杂运算、评估工程师不易掌握的具体应用瓶颈问题，又可突破现行规范中按标度进行综合加权评价的信息不完备、评估结果与桥梁实际状态有时存在较大偏离的困境。非概率可靠度评估方法在理论上是正确的、在技术上是可行的、在评估结论上是可信的，同时也具有方便的可操作性，便于工程实践应用。.项目组从桥梁工程评估的实际情况出发，提出采用经典的概率模型进行区间估计，利用凸集模型的非概率可靠度理论对实际的简支梁桥、连续梁桥、拱桥、连续刚构桥进行可靠度评估的技术路线。项目组运用所研发的方法，对云南省内4条公路近100余座桥梁进行了评估，评估结果与桥梁实际技术状况具有较高的吻合度。.研究期间已发表科研论文7篇，已完成并投稿的科研论文7篇。培养研究生9名，其中6名已经顺利毕业。通过项目研究成果的推广，研究期内新获得纵、横向项目4项，涉及资助经费100余万元。目前项目组正汇总整理相关评估经验，准备形成公路桥梁非概率可靠度评估技术指南供有关单位参考使用，发挥研究成果更大的工程价值。