基于可靠指标的稳定安全系数探讨-中国工程科学.PDF

基于可靠指标的稳定安全系数探讨 １，２ １ 童小龙 ，方　志 （１．湖南大学土木工程学院， 长沙 ４１００８２；２．湖南理工学院土木建筑学院，湖南岳阳 ４１４００６） ［摘要］　桥梁结构当第一类稳定安全系数取４ 时，能否保证结构在更可能出现的第二类失稳发生时的可靠 指标达到目标可靠指标值得研究。 对单层单跨刚架桥分别进行了第一类和第二类稳定计算，以第一类稳定 计算得到的临界荷载，取第一类稳定安全系数为４，采用一次可靠度方法编制程序得出可靠指标。 进而采用 第一类稳定可靠指标计算时的荷载效应和第二类临界荷载来计算第二类可靠指标。 根据可靠指标探讨结构 稳定安全系数取值的合理性。 在此基础上，对两类稳定临界荷载进行了参数分析，研究临界荷载的变化对可 靠指标的影响。 结果表明：稳定分析应区分失稳状态，第一类稳定安全系数取４，但当结构发生第二类失稳 时，有些情况下不足以保证可靠指标达到目标可靠指标。 ［关键词］　稳定安全系数；可靠指标；刚架桥 ［中图分类号］　Ｕ４４１　［文献标识码］　Ａ　［文章编号］　１００９－１７４２（２０１２）１１－００４４－０５ 发生第一类失稳的情形很少。 不管第一类失稳还是 1　前言 第二类失稳，对相同受力情形下的同一结构，其失稳 我国桥梁建设事业正在迅猛发展，桥梁结构的 时的可靠指标应该一致，且应保证结构可靠指标不 稳定具有与强度同样重要的意义，在桥梁设计和施 小于目标可靠指标。 工中应当引起高度重视。 枟公路斜拉桥设计细则枠 本文以单层单跨刚架为例，从可靠指标的角度 （ＪＴＧ／Ｔ Ｄ６５－０１—２００７）中规定［１］ ：“斜拉桥体系第 来探讨稳定安全系数取值的合理性，分别对其进行 一类稳定系数应不小于４；第二类稳定，即计入材料 第一类和第二类稳定计算，以第一类稳定计算所得 非线性影响的弹塑性强度稳定的安全系数，混凝土 的临界荷载在稳定安全系数等于４ 的条件下，通过 主梁应不小于２．５０，钢主梁不小于 １．７５。”枟铁路桥 编制程序计算其可靠指标和荷载效应，用该荷载效 涵设计基本规范枠（ＴＢ１０００２．１—２００５）按第一类稳 应去计算结构在第二类失稳下的可靠指标和稳定安 定进行稳定验算，并规定［２］ ：“将拱的稳定安全检算 全系数，检验结构第二类失稳时的可靠指标是否大 变换为中心受压杆的稳定检算，拱桥的稳定安全系 于目标可靠指标。 进而探讨稳定安全系数一定时， 数不得小于４～５。”枟公路桥涵钢结构及木结构设计 临界荷载对结构可靠指标的影响规律。 规范枠（ＪＴＪ ０２５—１９８６）［３］ 对钢构件的整体稳定计算 2　刚架第一类和第二类稳定 有明确的规定，对板件的局部稳定也给出了相应的 规定，但没有规定桥梁整体稳定安全系数，以致于有 2．1　第一类稳定 些设计人员为了保证钢桥的稳定性能要求其稳定安 刚架第一类稳定分析时，假定结点只承受集中 全系数大于４［４］ 。 文献［５］和［６］指出：只要第二类 荷载且丧失稳定以前各杆只受轴力而无弯曲变形。 稳定安全系数在２．０ 以上，结构稳定性就可以得到 实际上，当刚架在横梁上受到竖向荷载作用时，柱子 保证。 工程结构的失稳大多属于第二类稳定问题， 将同时发生压缩和弯曲，以致当荷载达到临界值时， ［收稿日期］　２０１２－０７－２５ ［基金项目］　国家自然科学基金资助项目 ［作者简介］　方　志（１９６３—），男，湖北黄冈市人，湖南大学教授，博士生导师，主要从事桥梁与结构工程研究；Ｅ －ｍａｉｌ：ｚａｃｋｆａｎｇ＠１６３．ｃｏ