機(jī)械設(shè)計(jì)外文翻譯-橋梁使用系統(tǒng)可靠性評(píng)估【中文3359字】【PDF+中文WORD】
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【中文3359字】
橋梁使用系統(tǒng)可靠性評(píng)估
摘要:當(dāng)前橋梁可靠性評(píng)估過程描述在AASHTO手冊(cè)第一版中有說明、評(píng)估的內(nèi)容有，容許應(yīng)力、載荷系數(shù)、負(fù)載和阻力系數(shù)等。這幾個(gè)數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致不同的橋面承載能力和橋梁的安全性,確保這幾個(gè)橋梁參數(shù)合格與否是保證橋梁安全性和經(jīng)濟(jì)性的必要途徑。
本文主要總結(jié)研究橋梁建設(shè)的改進(jìn)過程,以提高橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性。論文提供了背景，研究計(jì)劃和總結(jié)協(xié)調(diào)程序的負(fù)載測(cè)試和分析支持可導(dǎo)致的不可靠因素并提出改進(jìn)建議。DOI:10.1061 /(土木)be.1943 - 5592.0000171。2011-美國(guó)土木工程師學(xué)會(huì)。
CE數(shù)據(jù)庫主題詞：混凝土橋梁;鋼筋混凝土;預(yù)應(yīng)力混凝土;負(fù)載因素;可靠性;鋼材;評(píng)估。
作者關(guān)鍵詞:橋梁;混凝土(鋼筋);混凝土(預(yù)應(yīng)力);狀態(tài)評(píng)估;負(fù)載;可靠性;鋼;結(jié)構(gòu)工程。
介紹 ：
橋梁評(píng)估的AASHTO手冊(cè)(MBE),第一版(AASHTO 2008)允許橋評(píng)估決定通過，傳統(tǒng)的容許應(yīng)力等級(jí)(ASR)或負(fù)載因素評(píng)估(LFR)方法或最近的負(fù)載和阻力系數(shù)評(píng)估(LRFR)方法,它是符合AASHTOLRFD橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范(2007)。大橋是否可靠經(jīng)濟(jì),從一個(gè)專業(yè)工程的觀點(diǎn)取決于可靠性評(píng)估是否合格。為了解決橋梁不可靠問題
喬治亞理工學(xué)院的技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了多年，研究項(xiàng)目旨在使橋梁在建設(shè)當(dāng)中更加可靠經(jīng)濟(jì)。
高級(jí)結(jié)構(gòu)工程師,辛普森,Gumpertz,Heger,Inc .41
1Seyon圣,沃爾瑟姆,土木與環(huán)境工程學(xué)院,喬治亞理工學(xué)院。
2亞特蘭大,佐治亞州博士,土木與環(huán)境工程學(xué)院,喬治亞理工學(xué)院,30332 - 0355.
3亞特立頓,佐治亞州碩士,土木與環(huán)境工程學(xué)院,喬治亞理工學(xué)院,30332 - 0355.
本文屬于《橋梁工程16卷,6號(hào),2011年11月1日。 土木,ISSN 1084 - 0702/2011/6
863 - 871 / $ 25.00?！?
框架法來確定實(shí)際橋梁評(píng)估方法適合那些以AASHTO LRFD橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范(AASHTO 2007)而設(shè)計(jì)的橋梁。 并且此方法已經(jīng)在美國(guó)中部和東部以及其它非地震地區(qū)得到了驗(yàn)證。
近期在橋梁評(píng)估中實(shí)施了LRFD及其LRFR兩種評(píng)估方法,兩者是驗(yàn)證結(jié)構(gòu)可靠性的方法?，F(xiàn)有有一種vances,改進(jìn)的技術(shù)評(píng)估橋梁方法此種方法會(huì)減少不必要的其它因素影響可能性的測(cè)量結(jié)果。為此,材料優(yōu)勢(shì)就可能大大影響標(biāo)準(zhǔn)化或名義假設(shè)值在設(shè)計(jì)和計(jì)算評(píng)估行為中對(duì)橋梁強(qiáng)度增益的影響，一個(gè)良好的橋段應(yīng)在一多年的維護(hù)期內(nèi)沒有什么大的修復(fù)和裂痕以及其它影響橋梁使用的問題出現(xiàn),在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該考慮這些問題的造成原因并及時(shí)處理。調(diào)查橋梁系統(tǒng)的可靠性不是僅僅依靠基于橋梁組件及其本身的評(píng)估方法。重要的是適當(dāng)?shù)目紤]這些因素產(chǎn)生的原因并及時(shí)避免。
橋梁可靠性額定載荷：
橋的設(shè)計(jì)問題在AASHTO-LRFD規(guī)格(2007),建立了現(xiàn)代的結(jié)構(gòu)可靠性原理分析，要求了現(xiàn)有橋梁的評(píng)估過程必須符合規(guī)定原則。現(xiàn)有的橋梁之所以存在不安全性是應(yīng)為，產(chǎn)生差異負(fù)載、材料強(qiáng)度特性變換、尺寸改變、自然和人為的危險(xiǎn)。以及在設(shè)計(jì)當(dāng)中缺乏足夠的知識(shí),和人類在建筑設(shè)當(dāng)中犯得一些錯(cuò)誤。一個(gè)經(jīng)濟(jì)可靠的橋梁必須建立在理性的和強(qiáng)大的理論基礎(chǔ)以及能夠處理一些實(shí)踐中不確定的影響因素。
極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和評(píng)估橋梁可以定義的一般形式為
G（X）=0
在負(fù)載和阻力隨機(jī)X=（X1，X2，X3，.....Xn），橋梁的基礎(chǔ)信息值包括變形、開裂，功能障礙?；蛘吡硗庖恍┎缓侠淼囊蛩亍?
一個(gè)橋梁不令人滿意的性能定義概率被估算為：
=聯(lián)合密度函數(shù)X;Ω=故障域可靠性分析值近視于：
在Φ（）=標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù);β=可靠性指標(biāo)。對(duì)表現(xiàn)良好的極限狀態(tài),Eq通常是一個(gè)常值?？梢酝ㄟ^有限元分析對(duì)Ep 進(jìn)一步的分析比對(duì)。
在橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的AASHTO LRFD(2007)中建立了在FO可靠性分析,應(yīng)用于單個(gè)梁評(píng)估計(jì)算，及其計(jì)算概率建模的電阻和負(fù)載，例如：目標(biāo)橋梁的可靠性指標(biāo)β=3.5，那么就說明此橋梁可以使用75年之久。概率估算公式為：
其中D =靜負(fù)荷不包括重量的磨損面;DA =重量的磨損面(瀝青);(L與I)代表活載，Rn =名義電阻。
這個(gè)方程是大多數(shù)設(shè)計(jì)師再設(shè)計(jì)計(jì)算式后應(yīng)用的，同時(shí)此方程也是現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)數(shù)據(jù),負(fù)荷測(cè)試,材料測(cè)試,等信息的可靠公式。
另一種概率估算公式為：
H代表性能指數(shù),進(jìn)行檢查,并支持現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),無論任何目標(biāo)概率PT,應(yīng)該依賴于經(jīng)濟(jì)學(xué)中的合理性在AASHTO-LRFR方法(2007)。H是一個(gè)概念上的背離方程式,LRFR介紹一組活負(fù)載因素為定值的額定載荷,這取決于現(xiàn)場(chǎng)交通所描述的平均每日車流量，和車載量。
在AASHTO LRFR MBE擴(kuò)展了極限狀態(tài)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)統(tǒng)一的目標(biāo)水平對(duì)公路大橋安全的評(píng)估系統(tǒng)。然而,不確定性模型的負(fù)載和阻力嵌入式在LRFR評(píng)級(jí)格式代表典型值在高山地帶和平原地帶以及河流地帶不懂的地帶，不通的環(huán)境因素影響，不同的車流量，以及在建橋過程中不同的噸重不同的跨徑，不同的材料，相同材料的使用情況的不同都會(huì)使得評(píng)估的參數(shù)值發(fā)生改變從而使得被評(píng)估大橋的可靠性發(fā)生變化。
橋梁評(píng)估方法之間存在著一定的區(qū)別與聯(lián)系，根據(jù)各種方法得起典型特點(diǎn)，橋梁評(píng)估方法大致可以分為基于外觀調(diào)查的方法，基于規(guī)范設(shè)計(jì)的方法，基于專家經(jīng)驗(yàn)的方法，有限元法，載荷驗(yàn)證，基于可靠性理論的方法，基于外觀調(diào)查的方法：
根據(jù)我國(guó)的《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，橋梁技術(shù)狀況評(píng)價(jià)等級(jí)分為一類，二類，三類，四類，對(duì)橋梁整體和橋梁部件均適用。將橋梁劃分為15個(gè)部件，根據(jù)橋梁部件的缺損程度及其標(biāo)度，缺損對(duì)結(jié)構(gòu)使用功能的影響程度以及缺損發(fā)展變化情況等，對(duì)橋梁各部件分別進(jìn)行評(píng)分，值域?yàn)?到5，“0”表示完好狀況，“5”表示危險(xiǎn)的狀況，再根據(jù)橋梁部件的評(píng)分確定個(gè)部件的評(píng)鑒等級(jí)，橋梁狀況的綜合評(píng)價(jià)，此法采用的公式為：
式中：Dr為全橋結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)分（0-100），評(píng)分高表示結(jié)構(gòu)狀況好，缺損少，Ri為對(duì)橋梁各部件的評(píng)分（0-5）,Wi為橋梁個(gè)部件權(quán)重。
當(dāng)Dr大于等于88.88>Dr大于等于60.60>Dr大于等于40.40>Dr.這樣橋梁的對(duì)應(yīng)級(jí)別為一類，二類，三類，四類。
經(jīng)驗(yàn)系數(shù):
這是依據(jù)廣泛的的調(diào)查研究，確定若干的影響承載力的系數(shù)及其取值范圍，對(duì)橋梁承載能力進(jìn)行評(píng)估的方法。被評(píng)估橋梁的承載能力為所有影響之和。
基于設(shè)計(jì)規(guī)范的方法。
橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范是指導(dǎo)橋梁設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)基于工程力學(xué)，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)和工程經(jīng)驗(yàn)，切還在不斷充實(shí)和完善。因此，利用橋規(guī)的計(jì)算理論來分析該橋梁承載能力的方法，具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)并得到廣泛的應(yīng)用，然而直接套用橋梁規(guī)范于橋梁的話對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估是不準(zhǔn)確的，這是設(shè)計(jì)與評(píng)估的差異所致，例如，在評(píng)估階段，可以獲得較設(shè)計(jì)階段更加坑定的信息按照結(jié)構(gòu)可靠性理論的觀點(diǎn)，這意味著評(píng)估時(shí)載荷和抗力的不定性要比設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的要小，于是，在評(píng)估時(shí)可以適當(dāng)減小某些安全系數(shù)的數(shù)值。在譬如設(shè)計(jì)采用線彈性方法分析破壞極限狀態(tài)，但用這種方法來分析橋梁的實(shí)際承載能力，往往會(huì)得到偏于保守的，較為粗糙的結(jié)果。
基于橋梁評(píng)估方法之專家意見調(diào)查方法：
專家意見查看直接收集。分析，歸納專家意見，對(duì)某一事件的可能結(jié)果做出評(píng)估方法，這種方法一直是軍事，醫(yī)學(xué)，氣象預(yù)測(cè)，經(jīng)濟(jì)，工程等諸多方面的應(yīng)用了多年。
運(yùn)用以不確定型層次分析法為基礎(chǔ)的綜合評(píng)估方法進(jìn)行橋梁狀態(tài)的綜合評(píng)估，可分為分解，判斷，綜合，評(píng)估；分解-分解主要是建立橋梁工作狀態(tài)的遞階層次結(jié)構(gòu)和由判斷矩陣求解個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。把影響結(jié)構(gòu)工作的狀態(tài)的因素逐級(jí)分解為一層一層的，這樣可以反映每一層之間的關(guān)系，從而得到指標(biāo)數(shù)據(jù)。判斷-所謂的判斷即是確定指標(biāo)體系中不可再分解的指標(biāo)的評(píng)語，也即指標(biāo)的狀態(tài)，在大型橋梁結(jié)構(gòu)的綜合評(píng)估中，指標(biāo)評(píng)語的確定包含兩個(gè)問題；一個(gè)是評(píng)價(jià)等級(jí)的確定，即對(duì)應(yīng)于機(jī)構(gòu)件的某個(gè)狀態(tài)，我們應(yīng)該將其劃入哪個(gè)級(jí)別。另外一個(gè)是用什么樣的方式來量化等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即如何把語言表術(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。橋底層指標(biāo)按表述方式的不同可分為；非量化指標(biāo)和可量化指標(biāo)。非量化指標(biāo)主要指暫時(shí)無法定量表示的指標(biāo)，如鋼筋腐蝕，混凝土裂紋布置，混凝土保護(hù)層的風(fēng)化等。無論是非量化還是量化指標(biāo)都有一個(gè)由指標(biāo)值轉(zhuǎn)化為指標(biāo)評(píng)價(jià)值得問題。對(duì)非量化指標(biāo)而言，區(qū)間數(shù)可以在很大程度上描述事務(wù)的模糊性和不確定性，比之確定性的數(shù)字更能反映實(shí)際。同時(shí)。對(duì)大型橋梁進(jìn)行評(píng)估時(shí)，一般有多個(gè)專家參與，但個(gè)個(gè)專家水平所不同，為使評(píng)估結(jié)果更好地反映橋梁的實(shí)際狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)對(duì)專家的評(píng)判采用加權(quán)平均。對(duì)可量化的指標(biāo)而言，當(dāng)實(shí)際測(cè)量值偏離橋狀態(tài)時(shí)的最優(yōu)值達(dá)到某種程度后，該測(cè)點(diǎn)可認(rèn)為已處于危險(xiǎn)狀態(tài)，其值成為評(píng)估時(shí)的領(lǐng)結(jié)值，這兩個(gè)值需要通過專家調(diào)查確定。綜合-大型橋梁的綜合評(píng)估是個(gè)復(fù)雜的過程，為了確定評(píng)估結(jié)果的可靠性，一般需要多為專家的參與，同時(shí)應(yīng)該考慮專家的評(píng)判水平。以不確定型層次分析法為基礎(chǔ)的綜合評(píng)估方法，共有兩部分的內(nèi)容需要專家參與，其一是通過專家知識(shí)調(diào)查的方式構(gòu)造不確定型兩比較判斷矩陣，其二是對(duì)于人工檢測(cè)指標(biāo)的評(píng)估。評(píng)估-輸入實(shí)際的檢測(cè)數(shù)值，按照一定的算法進(jìn)行綜合評(píng)估，給出相應(yīng)的橋梁的狀態(tài)等級(jí)，并提出相應(yīng)的意見。
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