Wataru Shiraki

Probabilistic load combinations for steel piers at ultimate limit states

Abstract A procedure is proposed for probabilistic evaluation of load combinations and load factors for steel rigid frame piers at ultimate limit state with collapse mechanism. Twelve structural models are selected out of the existing expressway bridges, and four actual load components (dead, traffic, live, temperature and earthquake load) are modeled by the Ferry-Borges and Castanhetas model (FB&C model). By numerical calculations, the reliabilities of twelve models are evaluated, and the optimal values of load factors are determined for preselected target safety indices.

FATIGUE RELIABILITY ANALYSIS OF STEEL HIGHWAY BRIDGES: USING AN EFFICIENT MONTE-CARLO PROCEDURE

ABSTRACT Risk evaluation of fatigue failure is performed of steel structural elements of highway bridges using an efficient Monte-Carlo procedure. For a typical type of steel girder bridge the stochastic modeling of fatigue phenomena and parameters are made. In modeling the uncertainties in the load data such as truck axle and gross weights, headways, impact, stress range, girder distribution, and volume are incorporated. The numerical calculations of risk of fatigue failure clarify some shortcomings inherent in the current Japanese specifications for steel highway bridges.

RELIABILITY ANALYSIS OF HIGHWAY BRIDGE SUBJECTED TO VEHICULAR LOADS USING THEORY OF RANDOM FUNCTIONS

構造物に作用する荷重は, 通常, 構造物の耐用期間中 時間的にも空間的にも不規則に変動する不規則関数であ ると考えられる. したがって, 構造物の信頼性のより正 しい評価は, 不規則関数論の助けを借りることによって 可能となる. 本論文で取り扱う道路橋においても, たと えば活荷重は自動車が作用する時間および位置によって 時間的にも空間的にも不規則に変動するものと考えられ る. したがって, 道路橋の安全性を定量的に評価し, よ り合理的に解析していくためには, 不規則関数論を用い た信頼性解析が行われる必要がある. 上述のように, 道路橋に作用する荷重は, 時間的にも 空間的にも不規則関数と考えられるので, 道路橋の信頼 性解析は時間領域および空間領域においてなされなけれ ばならない. しかし, 時間的および空間的不規則変動を 同時に考慮した信頼性解析はきわめて難しいと考えられ る. そこで, よく用いられる解析法として, まず任意の 固定された時点において空間領域における信頼性解析を 行い, その後その解析結果をもとに時間領域での信頼性 解析を行 う方法がある. 本論文は, 道路橋の時間領域で の信頼性解析を行う前段階として, 空間領域のみにおけ る道路橋の信頼性解析を不規則関数論を用いて行おうと するものである. 道路橋に作用する活荷重を統計的に取り扱った研究 は, これまでにも数多く行われている1)~14). これらの中 には, 道路橋に作用する活荷重を空間的に変動する不規 則関数であると考えて解析しているものもあるが, その 活荷重によって引き起こされる荷重作用までも不規則関 数として解析しているものはほとんどない. また, 荷重 作用を不規則関数 として解析している研究12),13)に おい ても, 道路橋の信頼性の評価を不規則関数論に基づいて 行っているものはなく, 活荷重によって引き起こされる 荷重作用の確率特性値を不規則変数の理論によって論じ ている. 以上のような観点から, 本論文では, 単純支持された 道路橋に不規則関数としてモデル化した自動車荷重が作 用する場合を考え, 荷重によって断面内に引き起こされ る荷重作用の空間的な確率特性を不規則関数の相関理論 を用いて解析的に求め, その結果をもとに道路橋の空間 領域での信頼性解析を行った. まず, 道路橋の安全性に 支配的な影響を及ぼす活荷重は, 道路橋に自動車がほぼ 満載された交通渋滞状態の活荷重であると考え, その場 合の活荷重は橋軸に沿って連続的に分布する不規則分布 荷重(不 規則関数)で あるとみなしてモデル化し, その 空間的な確率特性値(平 均, 分散, 自己相関関数)を シ ミュレーション手法を用いて求めた. 次に, 求められた 活荷重の確率特性値を用いて, 道路橋の信頼性を評価す るうえで重要な荷重作用, すなわち活荷重による曲げモ ーメントの空間的な確率特性値を不規則関数の相関理論