基于区间-概率混合模型的农村板拱桥可靠性评估

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我国在役农村板拱桥数量多、分布广,对于地区经济发展交流起着至关重要的作用。在交通日益繁重的情况下,许多农村板拱桥已出现不同程度的病害。为了保证板拱桥的承载能力满足现有交通的需求,对其进行可靠性评估是必要的。在役农村板拱桥结构参数众多,且部分参数仅能获取少量信息,此时单一的概率或非概率可靠性模型都无法很好的适用于农村板拱桥的可靠性评估。本论文针对此问题,并结合农村板拱桥的特点,建立了基于区间-概率混合模型的可靠性评估方法。本文具体的工作及结论主要有以下几点:(1)本文结合农村板拱桥的特点,建立了基于区间-概率混合模型的可靠性评估流程。板拱桥结构参数较多,为了简化可靠度计算时的功能函数,提出了一种基于最优抽样技术的导数-方差混合灵敏性分析法,并将所提灵敏性分析方法与响应面法和粒子群寻优算法相结合来求解板拱桥的混合可靠性。(2)对比分析了8种抽样方法在求解灵敏性分析时的性能,分析结果表明基于Sobol序列的拟随机抽样产生的随机误差最小,进而提出了基于最优抽样技术的导数-方差混合灵敏性分析方法。该方法核心思想是两层结构分析,通过具体算例验证,在相同计算成本或计算精度条件下,该方法均优于基于方差的灵敏性分析法,所提方法不仅能保证足够的计算精度,而且效率更高。(3)将建立的混合可靠性评估流程应用于实际板拱桥的可靠性评估。所提灵敏性分析方法得到了平均绝对误差小于0.003的精确计算结果,有效的将板拱桥原有的11维变量参数降至4维。所建立的评估方法能够很好的适用于农村板拱桥的评估,并得到了有效的评估结果。本研究所建立的混合可靠性评估方法能很好的适用于农村板拱桥的可靠性评估,所提出的灵敏性分析方法可为未来同类型桥梁评估时参数的测量、计算的简化以及加固设计提供参考。因此,本论文的研究成果具有重要的工程意义。
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