铁路桥梁钢筋混凝土结构可靠度分析

摘要：铁路桥梁钢筋混凝土结构可靠度对于一个铁路桥梁建设工程来说是极为关键的，那么在施工的时候钢筋混凝土结构的安全性是有着严格检验标准的，只有通过了这个标准才能实施这个工程。但由于在施工的过程中结构的抗力是会随着时间而发生一些改变，所以在施工之前钢筋混凝土结构的可靠度就是检测人员最大的任务。

关键词：铁路桥梁；钢筋混凝土；可靠度

中图分类号：K928文献标识码： A

铁路桥梁钢筋混凝土的结构是要在规定的时间内完成的，而且它的功能也要达到预期的效果，这样才能实现钢筋混凝土结构的可靠性。可靠性在工程中主要表现为安全性、耐久性和适用性，只有达到了这三个性能，那么就能说明钢筋混凝土的结构是有可靠度的。在最近的几年中，我国铁路行业的发展极其迅速，所以在铁路桥梁钢筋混凝土结构的构建上面就要注意，这样才能保证铁路桥梁的安全长久性，才能让铁路行业稳定向前发展。下面我们就来探讨一下怎样才能证明钢筋混凝土结构的可靠度已达标。

一，铁路桥梁钢筋混凝土施工期间荷载效应的分析

（1）活荷载的分布模型

在我国，对铁路桥梁钢筋混凝土施工期间的活荷载研究的还是不多，那么我们就根据研究的内容和资料来进行分析，对于施工活荷载的性质分析，我们从找到的资料上来看，施工期间的活荷载可以用指数分布来表示，也可以用极值I型分布来表示，下面我们就是以极值I型的分布来分析钢筋混凝土结构可靠度[1]。

（2）结构构件的抗力概率模型

施工期混凝土的强度是可以随着时间增长而增长的，它也是与结构的使用期不一样，所以钢筋混凝土结构的抗力也要随之有所增长，那么在施工的过程中与之相关的一个随机过程为结构的建造时间，我们就可以根据钢筋混凝土的结构抗力做出以下的假设和它们之间的关系式：1)均值函数R(t)是时间的增函数，由于结构施工期和设计的使用期有一定的关系，这就是设计使用期的结构抗力是施工期结构抗力的目标，它就是以这而发展的。现在和时间（龄期，单位：d）有关的对数模型可以表示为（1），在这个式中皆可以很好地分析，然后把抗力均值增长因素用单一因素(龄期)来表示,就是抗力的平均值.从(1)式中我们可以看出,当龄期确定以后,构件的抗力就可以确定下来了.2）抗力的方差其实就是时间的减函数，伴随着施工的进行，那么和抗力有关的一些不确定的因素就会慢慢地消失，这样抗力的方差就会减小。假设它们之间是存在线性关系的，那么新的机构方差为龄期为n(单位:d)时，就可以表示为（2）3)每个抗力Rn之间都是有关联的，所以在应用公式的时候时间间隔为1d，然后我们在同一时间将抗力Rn假设也是完全相关的，这样我们才可以实现相关性。

二，铁路桥梁钢筋混凝土结构可靠度校准分析

现在的有很多的研究者都在开始探讨可靠度指标的问题，就像近似概率的设计方法一样，在实际的工作中我们就要将各类结构的指标都标记出来，这样才能让钢筋混凝土结构可靠度得以校准。但是这样的问题设计的范围比较大，而且在现在的基础上很难找到方法去解决问题，而在美国、加拿大等地方，他们就是运用的校准法来确定可靠度的，经过可靠的指标然后进行分析就可以得到近似的结果。由于规范性对我们来说是可以接受的，所以在我国的铁路桥梁钢筋混凝土结构可靠度分析上就要用新的可靠度水平来做出评价，这样才能确定可靠指标，才能让铁路工程更加具有安全性和长久性。

三，铁路桥梁钢筋混凝土可靠度分析方法

铁路桥梁钢筋混凝土结构在施工完成之后会受到各种伤害，比如说人群、车辆等人为因素，当然还有风、雪、地震等一些自然灾害，所以它的可靠度就会变得很重要，如果没有它的保障，那么就会影响到人们的安全。而且在施工过程中也有很多不确定因素，这就使得研究分析钢筋混凝土结构的可靠度是很有必要的。为了对钢筋混凝土可靠度进行分析，让施工者能在设定的标准内完成任务，我们就要思考出合理的方法来解决问题。由于钢筋混凝土结构可靠度的分析方法很多，软计算的方法更是为钢筋混凝土结构可靠度提供了有利的条件和工具。一般在实际的工程中都是运用的一次二阶矩方法来解决可靠度的问题，因为它操作简便同时也能满足人们的需求，所以大部分的铁路工程都是运用的这种方法。但是现在的工程越来越复杂了，面对这样的一个问题，一次二阶矩方法就不能解决问题了，于是就出现了蒙特卡罗法、随机有限元法和响应面法，这些也都能顺利的解决上面的问题，但人工神经网络(ANN)和遗传算法(GAM)都为可靠度的问题提供了新的方法，下面我们就以这两种分析方法来进项介绍分析钢筋混凝土结构的可靠度。

（1）ANN可靠度分析方法

ANN的基本原理：就是通过一些尽可能少的确定性数值来建立网络模型，然后用这一模型来表示那些不能表达的隐性极限函数，或者是替代那些结构响应量和随机变量之间的映射关系。

ANN的可靠度分析：它主要是利用网络功能来对钢筋混凝土结构的安全性、耐久性。适用性来进行检测的，它还可以应用工具箱里面的BP网络的相关函数来进行测试，这样就可以检测出钢筋混凝土结构可靠度的结果。通过查阅资料我们知道了华侨大学土木学院施养杭教授就对ANN的结构可靠度分析进行了很详细的研究和探讨，他用了6个试验来检测网络的稳定性，这样就得出了很可靠的结果，经过对结果进行分析后来得出了以下几个结论：一是基于ANN的钢筋混凝土结构可靠度的分析模型特别的简便；二是经过教授的试验之后得出，基于ANN的钢筋混凝土结构可靠度的分析思路很清晰，而且它的概念也很明确；三是在采用样本的时候误差比较小，这样就有助于检测结构的可靠度，而且还能够满足工程设计者对于工程的设计；四是计算的速度比较快；五是可以从一定的程度上分析钢筋混凝土结构可靠度的适用性，由于它是一个高度的非线性映射，所以对于它来说什么样的复杂问题都是可以解决的，而且它不仅仅是用于可靠度的计算，同时也可以用于数据的计算，分析、优化设计等等。

（2）GAM可靠度分析方法

GAM是一种模拟自然界生物进化机制的探索技术，它就是根据优胜劣汰和生存竞争的进化论来操作的，那么它的运算的步骤就是：初始化、个体评价、选择、交叉、变异运算等。在河北工程大学里就有研究者运用GAM的方法对比较简便的支架进行可靠度的分析，他们也是做了大量的选择、分析、计算等，然后得出结果，经过分析得出了以下的结论：一是GAM操作简便、模式简单、思路清晰；二是GAM在重新构建函数的时候相比其它方法来说是有着特别大的作用和优势，而且它的计算效率也大大提高；三是让非线性的函数变得线性化；四是让失效了的可靠度的指标也是接近于蒙特卡罗法的计算指标；五是可以减少将GAM用于计算可靠度的PENT的方法中去。

（3）ANN与GAM结合的可靠度分析方法

这两种方法结合在一起的分析方法，它们各自都会运用各自的优势，这样就可以为钢筋混凝土结构可靠度的运算提供新的方法。

结语：本文在铁路桥梁钢筋混凝土结构可靠度上做出了一系列的分析，而这些分析在铁路桥梁建筑上是有着很大的作用。我国在应对铁路桥梁钢筋混凝土结构可靠度的问题上研究出了不少可行而且有效的方法，这些方法对于铁路工程来说是极其重要的。所以为了提高铁路建筑行业的可靠度，建筑者就要从安全性和长久性的角度去思考和研究，这样才能让铁路行业发展的更快更稳定。

参考文献：

[1]方东平,耿川东,祝宏毅.施工期钢筋混凝土结构的安全分析与安全指标[J].土木工程学报, 2002, 35(2):1-7.

[2] 金福安,徐 伟.施工中钢筋混凝土结构可靠度的分析与控制[J].福建工程学院学报, 2004, 2(1): 48-51.

[3] 苗吉军,顾祥林,方晓明.高层建筑混凝土施工活荷载的统计分析[J].建筑结构学报, 2002, 32(3): 7-9.