随机-区间混合不确定性下FRP桁架桥多尺度可靠性分析

作     者：周小燚 王能威 汪昕 吴文清 万水 ZHOU Xiao-yi;WANG Neng-wei;WANG Xin;WU Wen-qing;WAN Shui

作者机构：东南大学交通学院江苏南京200089 东南大学桥梁研究中心江苏南京200089 东南大学土木工程学院江苏南京200089 东南大学城市工程科学技术研究院江苏南京200089 玄武岩纤维生产及应用技术国家地方联合工程研究中心江苏南京200089 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2022年第35卷第2期

页      面：63-75页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：江苏省基础研究计划项目(2021022826) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(2242021R10046)。 

主　　题：桥梁工程 结构可靠度 多尺度混合可靠性分析 FRP桁架桥 细-宏观参数 随机-区间不确定性 位移/应力极限状态 

摘      要：桁架结构是FRP材料在新建桥梁结构中应用的主要形式之一,然而由于缺乏设计规范、分析方法和数据信息等,FRP桥梁结构存在真实安全度模糊的问题。针对FRP桁架桥在细-宏观尺度参数均存在不确定性,且同时存在随机不确定性和由于概率信息缺乏而表达为非概率不确定性的问题,提出一种多尺度混合可靠性分析方法,该方法能够处理在概率和非概率不确定性并存的FRP结构中的可靠性分析问题。首先,综合运用多尺度方法及随机-区间混合可靠性分析方法等建立多尺度混合可靠度分析模型,并给出可靠度计算公式。其次,通过理论算例验证所提出算法的有效性和精确性。然后,方法应用于一座GFRP桁架桥,通过有限元分析和参数敏感性分析识别对宏观响应影响最显著的不确定性参数,根据显著参数概率信息的完整性,将其划分为区间变量和随机变量。进一步对桁架桥进行位移控制的可靠性分析和以应力控制的可靠性分析,结果表明细观尺度的材料力学性能对桥梁位移控制的可靠性影响较大,而对应力控制的可靠性影响不明显;对桥梁位移控制和应力控制的可靠性影响最大的参数分别为外荷载和抗拉/压强度。最后,比较了方法与其他3种区间变量的处理方法(不考虑区间变量、作为截断正态分布、作为均匀分布)的可靠性,表明不确定性处理的不合理将导致结构可靠性预测的不准确。