考虑拉索抗力衰减及破断的斜拉桥可靠性分析*

晏班夫，孙雁峰，邹祺祺

(湖南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410082)

考虑拉索抗力衰减及破断的斜拉桥可靠性分析*

晏班夫†，孙雁峰，邹祺祺

(湖南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410082)

采用阶段临界强度分枝-约界法对一座斜拉桥模型进行了主要失效模式的搜索，分析了拉索抗力衰减及拉索破断情形下系统主要失效模式和系统可靠度的变化情况.结果表明：未出现断索情形时，结构系统主要失效模式间的相关性很高，但在有拉索破断后，主要失效模式间的相关性出现了明显分组特征；系统可靠度指标随着拉索抗力的衰减而逐渐降低，考虑拉索破断时，外索破断后剩余结构系统可靠度指标降低较多，得到了破断后对剩余结构系统可靠度影响最大的拉索位置，可为斜拉桥结构设计提供参考.

斜拉桥；拉索破断；系统可靠度；分枝-约界法；失效模式

Abstract：The is paper employed the stage critical strength-considered branch-bound method to explore the major failure mode of a cable-stayed bridge,and investigated the variations of major failure mode and system reliability in the cases of cable breakage and resistance deterioration.The study indicates that,in the case of without cable breakage,the correlation among the major failure modes of the structure is high,while the correlation appears to clear grouping characteristics in the case of a sudden failure of a cable.The system reliability decreased with the resistance deterioration of the cable.Moreover,the remaining structural system reliability indices decreased remarkably in the case of the breakage of the outside cable,and the dominant cable that has the greatest impact on the system reliability was captured to guide the further structural design.

Keywords：cable-stayed bridge; cable breakage; system reliability; branch-bound method; failure mode

斜拉桥为大型超静定结构，其设计安全储备和冗余度较高，局部破坏一般不会引起桥梁整体的失效.拉索为斜拉桥的主要受力构件，容易受到疲劳、腐蚀、磨损、车辆撞击、火灾等因素的影响而导致拉索截面损失、承载能力下降、甚至破断；断索在桥梁结构中产生的冲击荷载可能引起整个桥梁的“链式”连续倒塌[1].为提高斜拉桥结构体系的安全性，有必要对其进行系统可靠性分析.

结构系统可靠度理论在工程中的应用始于Moses[2]创立的应用于结构系统的可靠性分析极限状态体系；随后，Frangopol等[3]对具体桥梁工程采用系统可靠度理论研究了其系统可靠度在剩余服役期内的衰减规律，并提出了一种基于可靠度理论来判定桥梁等大型复杂结构中关键构件的方法；……