基于神经网络和改进JC法的预应力混凝土连续梁桥可靠度研究

由于预应力混凝土连续梁桥极限状态功能函数不能显式表达,导致其可靠度求解困难。本文将BP神经网络与改进JC法引入预应力混凝土连续梁桥可靠度分析领域,首先利用BP神经网络对结构功能函数进行拟合,将高度非线性的极限状态方程显式化,然后采用改进JC法全局搜索验算点并求解可靠度指标,并采用算例来验证该方法的精度和效率。然后以一座预应力混凝土连续梁桥为例,计算结构的可靠指标。计算分析结果表明,BP神经网络和改进JC法能很好地应用于预应力混凝土连续梁桥的可靠度分析,能够弥补传统可靠度分析方法的不足,并且满足工程精度要求。     

基于神经网络法的CFRP混凝土梁的可靠性分析

混凝土作为建筑结构的主要材料之一,纤维增强复合材料(CFRP)的使用成为当下常用的加固方法之一,对于CFRP混凝土结构的可靠性的分析也成为学者们的研究对象。但对于大型复杂的结构分析可靠度指标要是一个复杂且耗时的过程,对于实际工程的CFRP混凝土梁的可靠性分析,根本无法建立出完整的极限状态函数,针对这样的情况,在传统可靠度计算之上提出以人工神经网络为基础建立的极限状态函数来计算CFRP混凝土梁的可靠度指标。利用算例,着重使用了响应面法和神经网络响应面法,通过MATLAB软件得出基于神经网络法对CFRP混凝土梁的可靠度计算过程中迭代次数多,收敛效果好,偏差小,计算结果精度大,更逼近可靠度值。因此神经网络响应面法更适合应用于CFRP混凝土梁的可靠度分析中,同时基于神经网络的CFRP混凝土梁可靠性分析的方法也会成为今后最主要研究的方向之一。     

基于BP网络响应面的海水侵蚀混凝土强度可靠性分析和耐久性评价

提出了基于神经网络与响应面法相结合的结构可靠度计算的几何分析方法 ,通过得出的可靠指标对受海水侵蚀混凝土进行了耐久性评价。数值试验表明 ,该方法建立的神经网络模型可以很好地拟合真实的极限状态函数 ,在混凝土耐久性评价中具有广阔的应用前景     

结构可靠度分析的全局响应面法研究

对功能函数不能明确表达的可靠度分析问题,常采用响应面法。本文提出把响应面区分为局部响应面和全局响应面。常用的二次多项式响应面及常规的神经网络响应面均属于局部响应面,其仅在验算点附近(±σ)处与真实极限状态曲面符合较好。本文提出的全局神经网络及模糊神经网络响应面、改进全局神经网络及模糊神经网络响应面则属于全局响应面,其在全局范围均与真实极限状态曲面符合良好,故其对全局有较好预测效果。文中对以上各种响应面法计算效果及其对全局预测效果通过算例进行了对比分析,其中改进全局神经网络及模糊神经网络响应面法计算精度较好,进行有限元分析次数最少,该方法用于大型复杂结构的可靠度分析,可相应提高工作效率和解题质量。     

响应面法在结构可靠度分析中的应用研究

响应面法可以应用于大型复杂结构隐式极限状态方程的可靠性分析,然而至今可靠度响应面法的计算精度仍是未完全得以解决的问题.本文分析了响应面法计算结构可靠度的实质,指出了已有可靠度响应面法研究中存在的认识误区,并揭示了可靠度响应面法计算误差的真正原因.在此基础上,提出了改进响应面法用以解决传统响应面法收敛失败和计算误差大的问...     

一种与结构可靠度分析几何法相结合的响应面方法

提出一种迭代格式的响应面方法,以模拟实际工程中常见的功能函数不能明确表达的极限状态曲面.结合结构可靠度分析中的几何法,可直接应用现有的确定性的结构分析程序,对大型结构进行可靠度分析.数值结果表明本文方法具有较好的效率和精度.     

预应力混凝土简支梁桥的可靠度分析与计算研究

对按照我国现行桥涵规范设计的预应力混凝土简支T梁桥进行了可靠度分析,以《中华人民共和国交通行业公路桥梁通用图》(2008版)中的预应力混凝土简支T梁桥为例,将作用效应、材料特性和相应的几何参数均视为随机变量,定义了预应力混凝土桥梁结构的承载能力极限状态和正常使用极限状态方程,根据现有文献中的统计参数,采用可靠度分析的一次二阶矩方法,分别计算了跨度为20,25,30,35及40m T梁的承载能力可靠度、抗裂可靠度,根据可靠度计算结果,对各参数进行了敏感性分析,揭示并分析了按照现行桥梁规范设计的预应力混凝土简支T梁的可靠度水平.     

响应面法计算结构可靠度的回顾

体系可靠度已经成为可靠度研究的重点,由于其功能函数大都为隐式功能函数,响应面法已成为计算可靠指标的主要方法,响应面法主要分为迭代序列响应面、混合响应面、神经网络响应面、模糊神经网络响应面,就最近几年响应面法的理论发展和工程运用作一总结。     

大跨度悬索桥颤振可靠度分析的改进响应面法

介绍一种新的计算悬索桥颤振可靠度方法——改进响应面法。该方法利用传统响应面法将极限状态方程近似表达为简单的多项式形式,有效地解决FORM和SORM无法求解隐式极限状态方程的可靠度问题。另外,改进响应面法的使用还能有效地利用现有的确定性颤振分析软件。通过引入有限元方法,改进响应面法可应用于悬索桥颤振可靠度问题。通过使用重要抽样技术,提高改进响应面法的计算效率和计算精度,有效地解决传统响应面法在结构可靠度较大或失效概率较低时出现的迭代不收敛问题。数值算例验证该方法的效率和精度。最后,用该方法计算江阴长江大桥的颤振可靠度,结果表明基于经验公式的改进响应面法会过高地估计大跨度悬索桥的颤振可靠度。实际的悬索桥颤振可靠度应该采用基于有限元法的改进响应面法进行计算。     

温度作用下大跨度索穹顶结构可靠度分析

基于响应面法,进行考虑温度作用的索穹顶结构在正常使用极限状态和承载能力极限状态下的可靠度分析。分析了在不同温差作用下索穹顶结构不同失效模式的可靠指标,并得到索穹顶结构在不同失效模式下的可靠性能大致与温度呈线性变化。最后采用蒙特卡罗法来检验响应面法的工程误差,比较结果表明响应面法在计算简便省时的情况下能保证良好的精度。     

Flutter reliability analysis of suspension bridges

A reliability analysis method is proposed in this paper through a combination of the advantages of the response surface method (RSM), finite element method (FEM), first-order reliability method (FORM) and the importance sampling updating method. The method is especially applicable for the reliability evaluation of complex structures of which the limit state surfaces are not known explicitly. After the accuracy and efficiency of the method are demonstrated through numerical examples, the method is used to estimate the flutter reliability of a suspension bridge. The uncertainties such as material properties, geometric parameters, structural damping ratio, flutter derivatives and extreme wind velocity at the bridge site are considered. The example suspension bridge is the Jiang Yin Bridge with a main span length of 1385 m built in China. The results show that the proposed method based on an empirical formula in which the limit state function is explicitly represented as a function of variables overestimates the flutter reliability of suspension bridges. The actual flutter reliability should be more accurately analyzed using the proposed method based on the deterministic finite element method in which the limit state function is implicitly represented as a function of variables. Finally, the most influential random variables on flutter reliability of suspension bridges are identified by using a sensitivity analysis.     

An improvement of the response surface method

The coupling of the Monte Carlo method and the finite element method for the reliability analysis of structures leads often to a prohibitive computational cost. The response surface method is a powerful reliability method that approximates the limit state function with a polynomial expression using the values of the function at specific points. This type of analytical function replaces the exact limit state function in the Monte Carlo simulation. Therefore, the computational effort required for the assessment of the reliability of structural systems can be reduced significantly. The position of the sample points and the type of polynomial response surface have been investigated by several authors and the performance of the response surface method is still under discussion. In this paper an improvement of the response surface method is proposed. An iterative strategy is used to determine a response surface that is able to fit the limit state function in the neighbourhood of the design point. The locations of the sample points used to evaluate the free parameters of the response surface are chosen according to the importance sensitivity of each random variable. Several analytical and structural examples are considered to demonstrate the advantages of the proposed improvement.     

基于结构变形的无粘结预应力筋应力变化研究

无粘结预应力(包括体内无粘结和体外无粘结)在桥梁工程中的应用逐步广泛起来。分析无粘结预应力混凝土梁桥的主要困难,在于构件的截面强度和构件整体变形耦合。论文建立了基于结构变形的无粘结预应力筋应力变化分析方法,从而使正常使用极限状态及承载能力极限状态下,无粘结预应力筋应力变化的计算得到协调和统一,也使考虑结构的边界约束条件及加载方式对无粘结预应力筋应力变化的影响成为可能。通过与国内外140根试验梁的对比,(包括作者在清华大学进行的六根采用体外预应力加固的连续梁、框架梁)结果表明本文方法既与试验结果大面积符合,又能反映结构机理。     

利用改进综合内力法计算现代预应力混凝土结构

就预应力混凝土结构中的综合内力、主内力和次内力给出其物理意义的解释。通过对综合内力法分析,提出改进综合内力法,该法适用于构件承载力的计算和正常使用极限状态的验算;较综合内力法逻辑更为严密;较次内力法便于理解,不用计算次内力,而且自动包含次轴力对结构的影响。有利于预应力混凝土结构的推广与应用。     

某连续梁桥预应力筋配置方案简述

以某三跨（20＋25＋20）m连续梁桥为例,简述了连续梁桥纵向预应力筋的估算方法及计算原理,分别计算了承载能力极限状态、正常使用极限状态下预应力筋的配置情况,最后简要介绍了后张法预应力损失的计算,望能对实际设计、施工有一定的帮助。     

FRP-胶合木-UHPC组合梁桥设计与试验

为适应我国桥梁建设环境友好转型发展的需要,并针对传统木-混凝土组合梁自重大、长期变形大及耐久性不足,难以应用到中等跨径桥梁的问题,提出一种可整体预制、整跨吊装的FRP-胶合木-UHPC组合梁桥。对20m、30m跨径的FRP-胶合木-UHPC组合梁桥试设计,并与同等跨径的传统木 混凝土组合梁桥和预应力混凝土梁桥进行材料用量和经济性的对比;对30m跨径的试设计桥梁进行荷载组合效应计算,根据计算结果以中国桥梁设计规范为基础,同时参考欧洲规范5,基于弹性设计法对FRP-胶合木-UHPC组合梁桥的承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计计算;对30m跨径的试设计桥梁按照纵向1∶5的比例缩尺,设计制作了2根试验梁模型,并进行试验研究。研究结果表明：20m跨径的试设计桥梁的自重分别减至传统木-混凝土组合梁和预应力混凝土梁的72.7%和48.0%,全寿命造价分别为二者的79.1%及106.4%;30m跨径的试设计桥梁的自重减至预应力混凝土梁的49.3%,全寿命造价为它的134.0%;试设计FRP-胶合木-UHPC组合梁桥具有足够的抗弯与抗剪承载力,活载作用下的结构挠度小于限值,满足工程受力要求;按照欧洲规范5进行设计,结构具有较大安全储备,理论计算偏安全;FRP的植入使组合梁的极限承载能力提高了约8.6%,并能改善其破坏形态、提高延性。     

钢筋混凝土桥梁加固后时变可靠指标分析

在研究既有钢筋混凝土桥梁加固后时变可靠指标计算方法的基础上,以长江上某桥连续箱梁加固工程为例,应用ANSYS软件建立加固后桥梁的有限元分析模型,对影响加固后桥梁挠度的因素进行了敏感性分析,并采用响应面法对基于挠度分析的正常使用极限状态下结构的时变可靠指标进行了计算,对加固后桥梁结构剩余使用寿命进行了预测。     

某预应力混凝土连续梁桥内力计算分析

采用桥梁专用有限元软件MIDAS/Civil对某大跨度预应力混凝土连续梁桥的上部结构建立桥梁实体模型,并对其进行了内力计算分析,得出了不同荷载效应作用下桥梁的内力数据,同时对不同荷载效应按照正常使用极限状态和承载能力极限状态进行内力组合,绘出内力包络图,从而为大跨度预应力连续梁桥的配筋设计提供了理论依据。     

施工阶段大跨径预应力混凝土刚构桥腹板开裂机理

进行了大跨径预应力混凝土刚构桥腹板开裂机理研究,基于弹性力学平面问题分析方法,推导了集中荷载作用下的板件应力函数表达式,绘制了不同受压边长与集中荷载长度比(d/a)下的横向应力曲线,拟合了集中荷载作用下构件的横向应力求解函数,构造了混凝土刚构桥腹板在预应力集中荷载作用下等效压力矩形的选取方法,并基于平面应力的表达式提出了在三维情况下沿预应力轴线的横向应力计算方法。通过建立某预应力混凝土刚构桥0~3#段实体有限元模型,分析施工过程中刚构桥混凝土腹板在不同等级预应力作用下的开裂情况。结果显示:有限元裂缝模拟与实桥腹板开裂范围一致,有限元应力分析结果下限值与推导的横向应力求解函数计算结果接近,变化趋势一致,印证了横向应力函数求解方法的正确性。