本文将响应面方法和非线性有限元分析结合起来运用于桥梁结构体系可靠性评估中,首先在试验设计的基础上应用通用的非线性有限元分析程序Ansys对结构体系进行极限分析,然后利用响应面方法推求结构体系承载力的响应面,最后用Matlab编制可靠度分析程序计算桥梁结构的体系可靠度水平。本文的主要贡献在于,发展了预应力混凝土系杆拱桥结构的体系可靠度评估方法,与传统的构件可靠度评估相比,结果更具有合理性和可靠性,因此具有特别重要的意义。 由于桥梁设计规范中没有荷载的统计参数,无法直接进行可靠性分析,因此论文第三章在英国交通研究实验室提供的公路车辆载荷调查数据基础上,首先进行了加载模型和荷载统计参数的研究,得到了最经常出现的重载卡车以及他们的载重统计数据。 论文的第四章以平顶山城东河路湛河桥预应力混凝土系杆拱桥为工程依托,建立了结构的分析模型并且进行了结构参数的灵敏性分析。分析结果表明,桥梁的体系承载力对两个材料强度参数和一个结构几何参数较为敏感,因而被应用于以后的结构可靠性分析中。 论文的第五章,通过对三种荷载工况的极限体系承载力的确定性分析,选取了一种荷载工况用于试验设计和体系可靠性分析。在试验设计中,采用了中心复合旋转设计方法;在体系可靠性分析中,考虑了桥梁体系承载力的模型不确定性、不同试验方案以及不同极限状态方程对体系可靠度结果的影响。 本文的研究表明,响应面方法和非线性有限元分析结合起来用于系杆拱桥的体系可靠性评估是可行的,而且本文还提出了该方法在桥梁体系可靠性评估中应用的建议,该方法也可应用于结构设计优化、结构再评估以及确定维修优先次序等方面的工作中。