基于响应面法的PC 箱梁桥病害成因敏感性分析.pdfVIP

第64卷第6期铁道建筑Vol.64No.6

2024年6月RailwayEngineeringJune2024

文章编号：1003-1995(2024)06-0090-06

基于响应面法的PC箱梁桥病害成因敏感性分析

罗锦鸿张文学1何源1

陈富琨！李岩

1.北京工业大学城市建设学部，北京100124；2.山东高速建设管理集团有限公司，济南250014

摘要基于响应面法通过抽样计算有限元模拟结果，建立了预应力混凝土(PrestressedConcrete,PC)

连续箱梁桥典型病害的函数关系，研究PC连续箱梁桥开裂和下挠的病害成因以及影响因素权重。响

应面方程包含7个结构参数和4个结构响应，从敏感因子和敏感百分比分析病害成因和影响因素的关

联性。结果表明：悬臂顶板束、中跨合龙束和腹板束预应力损失是造成箱梁挠度过大的主要原因，三者

的敏感百分比分别为35.0%、21.7%和19.9%。中跨合龙束和悬臂顶板束预应力损失是造成跨中箱梁底

板横向裂缝的主要原因，二者敏感百分比分别为46.1%和36.1%。悬臂顶板束预应力损失是造成墩顶

箱梁顶板横向裂缝的主要原因，敏感百分比达到67.8%。腹板束、悬臂顶板束、中跨合龙束和竖向预应

力束的预应力损失是造成腹板斜裂缝的主要原因。

关键词PC箱梁桥；病害成因；响应面法；敏感性分析；预应力损失

中图分类号U448.21*3文献标识码A

D0I:10.3969/j.issn.1003-1995.2024.06.14

引用格式：陈富，李岩，罗锦鸿，等.基于响应面法的PC箱梁桥病害成因敏感性分析[J].铁道建筑，

2024,64(6):90-95.

PC连续箱梁桥具有受力性能好、行车舒适平顺、应之间的关系显式化，大大减少了有限元计算次

施工方法简单等优点，在国内外桥梁建设中应用较广数[-1]。张治成[12]采用梯度分析方法对南浦大桥进行

泛。我国早期修建的大跨度预应力混凝土箱梁桥，敏感性分析，引人了影响百分比的概念，使各参数对

其承载能力随着服役年限的增长已经无法满足日益施工控制目标的影响程度有了更直观的表示。

增长的车辆重载需求，普遍出现了下挠和开裂的问本文采用响应面法构建结构响应影响参数之间

题,成为PC连续梁桥的典型病害,严重危及到桥梁的的显示关系式，并通过梯度算法和影响百分比研究造

正常使用[2-3]成PC连续梁桥下挠和开裂病害的主要成因和占比，

针对开裂和下挠的成因及敏感性的研究,国内学以期为PC连续梁桥的设计、评估和运维提供参考。

者一般基于有限元模拟，通过调整变化某个结构参

1基于响应面法的敏感性分析原理

数，保持其他结构参数不变，计算结构响应的变化

量[4-]。目前常用结构参数敏感分析方法是结合有限1.1响应面法原理

元法、正交试验、回归算法等进行单因素敏感性分析，响应面法通过有限次抽样计算拟合出多元多次

通过对比各个参数变化对结构响应的影响程度，确定非线性回归方程，建立多因素结构参数与多个响应量

敏感参数和不敏感参数[7-8]。然而，这些方法需要多次

之间的关系。该方法被应用于工程结构中,可以构建

修改有限元模型进行分析计算，具有较大局限性。响敏感性指标与结构响应量的函数关系。结构响应函

应面法能定量分析结构参数与响应量之间的关系，梯数可选用如下计算式。

度算法可以确定各个参数对结构响应影响的敏感程

度。通过少量的抽样计算将多个设计参数与结构响Y(X)=a+≥b.X+≥eX?