基于概率有限元的斜拉桥施工全过程可靠性分析摘 要：针对斜拉桥施工全过程可靠问题，基于有限元与数值模拟相结合的概率有限元法，通过 ANSYS 中 APDL 语言对斜拉桥施工全过程进行失效计算。依托实际桥梁，综合考虑静风荷载、混凝土容重、斜拉索索力等因素的影响，计算施工全过程中不同因素变化时失效概率的变化范围，并对各因素进行敏感性分析。关键词：施工全过程；概率有限元；失效概率；参数敏感性随着桥梁建造技术的提高，在施工过程中对桥梁造成影响的因素逐渐被认识，但因素的不确定性仍会对结构产生不利影响。斜拉桥桥型较为复杂，施工过程中不确定性因素较多，其中结构参数因素的影响最为重要。刘志文 [1]等人考虑静风、脉动风作用计算了长江上某拟建桥梁的成桥状态结构可靠性指标，并利用蒙特卡洛法与有限元法相结合对参数进行分析；曾福强[2]等人利用 ANSYS 对某桥桥塔进行可靠性计算并进行参数敏感性分析，该文得出对桥塔可靠度影响最大的因素是混凝土容重；张玥 [3]等人针对斜拉桥最大悬臂不利状态，计算静风荷载下斜拉桥的失效概率。综上所述，斜拉桥结构失效概率讨论较为充分并对施工阶段讨论越来越重视。但是对施工全过程结构可靠分析讨论较少，对过程中参数敏感性分析仍留有空白。1 概率有限元法有限元法通常被用来求解大型非线性问题，具有高效可靠等优点。其基本思想是将连续的求解域离散成多个部分，每个部分为一个单元，通过数值插值函数的构造来近似代替每个单元求解域上未知的函数，使一个连续结构无限问题转换成离散的有限自由度问题。对于大型复杂问题，有限元法在实际工程中几乎是唯一的精确解。通常在有限元问题分析求解中，影响结构改变的参数均为确定的参数。但是在实际生活中，每个参数都有其不确定性。数值模拟是可靠度求解中的一种重要的方法，传统可靠度求解方法中心点法、 JC 法等[4]，这些方法仅能对显式的功能函数进行求解，对于隐式的功能函数的可靠度问题却无从下手。而桥梁等大型复杂结构，结构响应量与输入变量之间并没有明确的关系，结构功能函数通常都为隐式，且具有较高次非线性，传统的可靠度求解方法并不能有效的解决。对于这类可靠度问题，结构响应量可以借助于有限元等数值计算方法来获得，而结构的失效概率则可由蒙特卡洛法求解。通过有限元与结构数值模拟相结合的方法，将有限元法计算结果应用到可靠性分析中精确求解结构可靠问题。2 实桥概况与计算模型位于长江边上的某一斜拉桥，...
