依托的国际合作项目名称：高速铁路无砟轨道-桥梁结构体系全寿命服役可靠性研究

外方PI: Chun-Qing Li (RMIT University)

中文PI: 卢朝辉 （中南大学）

我国已拥有世界上运营里程最长的高速铁路网。由于温度、雨水、侵蚀介质和列车荷载的反复作用，导致轨道和桥梁等工程结构性能退化，严重影响高速列车运行品质。确保高速铁路工程结长期安全稳定运营，已成为现阶段我国高速铁路发展面临的突出问题。揭示高速铁路工程结构全寿命服役性能（包括协同工作、长期变形和耐久性能等）的动态演化机理，建立科学的高速铁路工程结构服役安全评定方法，是解决这一问题的关键。针对高速铁路工程结构全寿命服役可靠性研究领域所面临的“结构体系服役性能演化的复杂性、时变性和随机性以及信息更新条件下结构体系可靠性评定”等难题，项目组在国家自然科学基金重点国际合作研究项目和高铁联合基金重点项目等课题的支持下，与国际上该研究领域的知名学者Chun-Qing Li教授、Yan-Gang Zhao教授等紧密合作，系统开展了环境与列车荷载作用下轨道-桥梁体系服役性能演化规律、轨道-桥梁体系服役性能多尺度分析方法、多失效模式下轨道-桥梁体系可靠度计算方法以及基于时变可靠度的高铁轨道-桥梁结构服役状态评定方法等方面的研究，为高速铁路无砟轨道-桥梁体系优化设计和指导养维提供理论依据和技术支撑。

揭示了高铁轨道-桥梁结构体系经时性能动态演化机理；提出了信息不完备和更新条件下、含相关随机变量、复杂多维隐式极限状态函数的时变可靠度分析理论；提出了多失效模式下高铁无砟轨道-桥梁体系时变可靠性评定方法，发现了体系不同时间的薄弱部位和可能失效顺序(图2.7)，为高速铁路轨道-桥梁体系的养护维修提供支撑。成果整体处于国际先进水平。与 Chun-Qing Li、Yan-Gang Zhao等教授合作，在Journal of Engineering Mechanics（美国土木工程师协会, ASCE）等国际期刊合作发表高水平论文 20 余篇，获中国铁道学会科学技术一等奖1项。主办第 7届可靠性工程与风险管理国际学术会议，项目负责人卢朝辉教授为大会主席，并被当选为可靠性工程与风险管理国际研讨会执行委员会主席。随着合作研究的持续推进，有望提出基于时变可靠度的高速铁路工程结构最优维修策略，该成果对于实现我国高速铁路养护维修策略从“计划修”向“状态修”过渡，确保我国高速铁路安全、正点、高效运营，具有重要的理论意义和巨大的工程应用价值。

(a) 结构时变失效概率的通用数学表达 (b) 轨道-桥梁体系时变可靠度分析结果

图 多失效模式下高铁无砟轨道-桥梁体系时变可靠度分析