结构体系可靠度分析的自适应动态约界法

约界阈值是快速准确识别工程结构主要失效模式、进而开展结构体系可靠度分析的关键参数。针对传统β约界法主要依靠主观经验确定约界阈值所存在的缺陷,提出结构体系可靠度分析的自适应动态约界法。通过定义失效概率均匀度、基准失效概率和基准可靠指标,确定结构失效历程不同阶段的动态约界阈值和约界准则,据此可以合理反映结构中元件失效概率的分布状况,进而快速、准确地识别候选失效元件,并及时剔除发生概率很小的次要失效模式,实现结构失效路径的自适应动态分枝和约界。研究表明,该方法能够根据失效演化历程中元件失效概率的分布状况自动调整约界阈值,克服传统β约界法的缺陷,可以避免遗漏发生概率较大的主要失效模式,从而取得更高的计算精度。     

基于悬索结构的体系可靠度方法研究

在悬索结构构件可靠度的基础上,以可靠度指标为失效模式识别的约界依据,通过对体系可靠度主要失效模式识别的3种计算方法的比较分析,生成较为精简的失效树,计算分析悬索结构的体系可靠度.分析表明:修正的β约界法在保证计算结果正确性的前提下,可以较大程度地精简失效树;悬索结构包含两个失效阶段的体系可靠度比包含一个失效阶段的体系可...     

地震作用下碾压混凝土重力坝的可靠度分析

受基岩和坝体材料参数不确定性及地震随机性的影响,复杂地基上高碾压混凝土重力坝在强震作用下的动力响应具有较大的不确定性,坝体在地震下的失效概率和体系可靠度的分析成为难点.考虑混凝土材料、岩体材料和地震动的变异性,采用响应面法得到模拟重力坝极限状态方程的二次多项式,利用可靠度的有限步长法计算体系的可靠度.结合适应谱Push-over方法,改进拟静力法中重力坝地震惯性力动态分布系数的计算方法,将其用于重力坝动力可靠度计算.通过对强震区碾压混凝土重力坝的极限承载能力以及地震作用下可能失效路径对基本功能目标影响分析,研究不同失效路径下重力坝体系的可靠度影响因素,分析对应于坝体失效、地基失效、层面稳定以及闸门启闭的每种失效模式的失效概率和重力坝的体系可靠度,并用系统可靠度理论研究地震动对整个碾压混凝土重力坝体系的失效概率及可靠度影响.研究结果表明,不同的失效路径与各功能目标相联系,重力坝的可靠度需要综合考虑各失效路径的影响;地震作用下结构体系的可靠度受几种失效路径共同决定.     

风荷载作用下输电塔结构体系可靠度分析

用荷载增量法结合有限元分析技术,通过枚举列出输电塔体系的主要失效路径,提出了蒙特卡洛概率方法,并通过Matlab软件计算出各输电塔体系的失效概率,最后以一大型输电塔进行了可靠度计算。     

碳纤维加固隧道衬砌的体系可靠度研究

基于约界法给出碳纤维加固前后衬砌体系的失效模式,分别采用PNET法和基于条件概率的估计法计算衬砌体系的可靠度。结果表明,碳纤维加固后衬砌体系的失效模式将发生改变;加固后衬砌体系的可靠度有明显提高。     

随机变量相关性对钢框架结构体系可靠度的影响

采用β约界法计算钢框架结构系统可靠度时,通常在分析系统失效模式时并没有考虑随机变量相关性的影响。通过分析其框架结构实例,研究随机变量相关性对系统失效模式的影响,进而得出影响规律。分析表明：随机变量相关性的改变将改变系统中单元的可靠度,从而影响结构系统的失效路径。     

重力式挡土墙稳定性的结构体系可靠度分析

重力式挡土墙结构最主要的失稳模式是倾覆失稳和滑移失稳。为了计算重力式挡土墙稳定性的结构体系失效概率,首先分别建立重力式挡土墙结构抗倾覆稳定性和抗滑移稳定性的功能函数,然后引入结构可靠度分析一次二阶矩法中的验算点法(JC法)分别对两种失效模式进行计算,得出两个相应的可靠度指标。将两种失稳模式视为串联系统,由逐步等效平面法计算结构体系可靠度指标,最后由结构体系可靠度指标计算出该挡土墙稳定性的结构体系失效概率。根据上述方法,利用MATLAB程序计算了某挡土墙,得出了结构体系可靠度指标和结构体系失效概率。     

基于单元重要度分析的失效路径确定方法

在大型复杂结构中枚举失效路径为NP-hard问题,工程可靠度分析及优化只能关注结构中具有代表性的部分失效路径。传统失效路径搜索方法多基于最弱链条理论,首失效单元取决于单元可靠度,而不是其失效影响,找到的可能是冗余单元,对应的失效路径在结构体系失效模式中不具代表性。本文依据单元失效导致的结构能量变化梯度和各单元传递荷载两种方法分别确定各单元在结构体系失效中的重要度,由单元重要度确定系统的首失效单元及其失效路径。分析表明:基于关键单元得到的失效路径更具代表性,因为其失效概率远大于传统失效路径的失效概率。通过单元近似传递荷载判定的最关键单元与单元对应的能量变化梯度得到的结果一致,是一种合理、便捷的简化近似分析方法。     

结构体系可靠度的近似计算方法

以条件概率和数值分析方法为基础,提出了一种新的结构体系可靠度点值估算方法,并通过算例说明了该法的应用。分析结果表明,本文建议的方法计算简单,便于实际应用。由于较好地考虑了失效机构间线性相关性对结构体系可靠度的影响,本文建议的方法可得到令人满意的分析结果。     

施工期钢筋混凝土结构可靠性研究

考虑混凝土结构和模板支撑体系的主要失效模式,提出施工期混凝土结构可靠度分析方法。利用施工现场调研统计资料和试验数据,研究钢筋混凝土结构和模板支撑体系在施工过程中的抗力和荷载的概率模型,计算出不同支模方案对应的施工期钢筋混凝土结构体系可靠度,并分析施工活荷载统计参数对模板支撑体系可靠度的影响。     

Seismic system reliability analysis of bridges using the multiplicative dimensional reduction method

Abstract

A combined method of finite element reliability analysis and multiplicative dimensional reduction method (M-DRM) is proposed for systems reliability analysis of practical bridge structures. The probability distribution function of a structural response is derived based on the maximum entropy principle. To illustrate the accuracy and efficiency of the proposed approach, a simply supported bridge structure is adopted and the failure probability obtained are compared with the Monte Carlo simulation method. The validated method is then applied for the system reliability analysis for a practical high-pier rigid frame railway bridge located at the seismic-prone region. The finite element model of the bridge is developed using OpenSees and the M-DRM method is used to analyse the structural system reliability under earthquake loading.     

建筑结构可靠性理论应用与发展

介绍了建筑结构可靠性的概念及分析步骤,阐述了目前识别结构体系主要失效模式的理论和算法,并对结构体系的分类以及失效概率计算方法作了具体说明,对促进结构体系可靠性理论研究具有积极的指导意义。     

Prediction of the combination of failure modes for an arch bridge system

An innovative prediction method for the combination of failure modes of an arch bridge is proposed for its probabilistic risk assessment and is compared with the conventional system reliability analysis method. The suggested method reveals various combinations of failure modes in significantly reduced time and efforts in comparison to the previous permutation method or the conventional system reliability analysis method. Additionally, the suggested method can be used for the verification of the system reliability with more specific predictions of the failure modes.Component reliabilities of girders have been evaluated by using response surfaces of the design variables at the selected critical sections, i.e. the maximum shear and negative moment locations. Response Surface Method (RSM) is successfully applied for the reliability analyses of complex structure with relatively small probability of failure. Previous methods such as Monte Carlo Simulations or First Order Second Moment method cannot easily calculate the derivative terms of implicit limit state functions. Hence, the target bridge system is modeled as a series-connection system for the analysis of its system reliability. The upper and lower bound of the probabilities of failure for the structural system have been evaluated and are compared with the suggested prediction method for all possible combination of failure modes.     

基于ANSYS的高层建筑位移控制可靠性分析

对高层建筑在年最大风压作用下的顶点位移进行了计算，利用有限元软件ANSYS分别计算了结构在平均风作用下顶点的最大位移，以及在脉动风作用下位移响应的根方差，根据规范，进一步计算了结构的失效概率和可靠性指标。     

系统可靠性的连续分析方法

将概率计算、递推公式和数值分析相结合的结构连续变更方法用于刚架结构的可靠性分析,实现了结构内力和极限状态函数的连续生成,计算了结构总体失效概率。简化了繁琐的总刚运算,避免了结构重分析,为结构退化为机构提供了新的判断依据。加快了系统失效模式的搜索速度,并进一步提高了结构系统的可靠性分析时效,为结构系统可靠性分析理论的发展提供了新思路。     

A PDEM-based perspective to engineering reliability: From structures to lifeline networks

Research of reliability of engineering structures has experienced a developing history for more than 90 years. However, the problem of how to resolve the global reliability of structural systems still remains open, especially the problem of the combinatorial explosion and the challenge of correlation between failure modes. Benefiting from the research of probability density evolution theory in recent years, the physics-based system reliability researches open a new way for bypassing this dilemma. The present paper introduces the theoretical foundation of probability density evolution method in view of a broad background, whereby a probability density evolution equation for probability dissipative system is deduced. In conjunction of physical equations and structural failure criteria, a general engineering reliability analysis frame is then presented. For illustrative purposes, several cases are studied which prove the value of the proposed engineering reliability analysis method.     

广州科学城岩质边坡稳定性可靠度分析

边坡稳定性问题是边坡工程最关键的问题,如何研究其稳定性也是岩土工程的重点研究课题。把Monte Carlo法引入边坡稳定性分析和评价中,借助传统的极限平衡理论,建立边坡稳定性分析的极限状态函数。运算过程中采用伪随机数的方法生成服从正态分布的抗剪强度参数随机变量,进而求出边坡安全系数、安全系数的可靠度指标和失效概率。与传统的极限平衡方法相比,可靠性分析可以直观地反映边坡稳定的可靠程度及其失效概率,能为边坡工程支护设计提供更为可靠的参数,同时也能为生产提供指导作用。因此,可靠度分析方法是边坡稳定性评价的有效方法,具有广泛的应用前景。     

基于n维等效方法的岩质边坡楔体稳定体系可靠度分析

 提出岩质边坡楔体稳定体系可靠度分析的n维等效方法,建立考虑多失效模式相关的楔体稳定体系可靠度分析的概率故障树模型。采用四参数b 分布来描述可靠度分析中基本随机变量的分布。最后采用n维等效方法计算楔体稳定体系可靠度,并着重分析随机变量敏感性分析的3个层次及不同层次上的可靠度对基本随机变量的敏感性。结果表明,n维等效方法计算的楔体体系失效概率均在Cornell简单上下限法的范围内,它能够有效地评价楔体体系可靠度。概率故障树模型能够清晰直观地模拟多失效模式相关的楔体体系可靠度问题,忽略失效模式间的相关性将会明显高估楔体体系失效概率。此外,黏聚力和内摩擦角之间的负相关性对边坡的可靠度具有有利的影响。随机变量敏感性分为单一极限状态方程、单一失效模式以及体系可靠度3个不同的层次,在研究随机变量敏感性时必须明确相应的分析层次。水压力和结构面产状的敏感因子较大,因此布置良好的边坡排水系统以及进行详细的地质勘测工作是提高楔体可靠度有效的方法。研究成果为边坡风险分析奠定了一定的基础。     

基于序列响应面法的预应力单双层网壳可靠性研究

预应力单双层网壳是一种新型结构体系,具有较好的室内视觉效果和良好的经济性,在对本结构已有研究基础上,本文对其可靠性进行了研究,指出了应考虑钢索的松弛失效与多种荷载工况。针对有限元分析软件现有的可靠度程序计算量大的不足,提出了一种联合应用有限元软件与数学软件的改进方法,并编制了计算程序SEPR,在保证计算精度的同时,使计算效率明显提高。