顺风作用下输电塔疲劳可靠度分析

输电塔是电力输送的载体,是重要的生命线工程.疲劳可靠度分析是预测输电塔结构使用过程疲劳损伤寿命的有效方法之一.选取六安500kV双回路SZ34型塔体为研究对象,简化输电塔受力点,依据Davenport谱模拟脉动风荷载时程,考虑平均风速分布概率的影响,进行输电塔结构关键杆件应力响应分析.基于Weibull概率分布理论导出疲劳可靠度分析模型.通过静力分析得到塔体关键杆件,采用雨流法、材料累积损伤准则及系统可靠度理论,计算输电塔关键杆件的疲劳寿命及可靠度,预测输电塔结构系统的疲劳使用寿命及可靠度.这种方法可以在计算疲劳寿命的同时,利用可靠度计算检验疲劳寿命的正确性.通过工程实例仿真分析,表明该方法可以准确高效地预测输电塔结构的疲劳寿命及可靠度,为今后进一步的工程应用奠定了基础.     

土层地震液化的危险性分析

土层地震液化判别和危险程度分析是工程场地抗震稳定性评价及城市地震影响小区划的重要内容。为与以概率论为基础的结构可靠度设计方法相适应，本文提出考虑地震发生、传播及岩土参数不确定性的危险性分析方法，该方法不仅可以分析土层中一点的液化概率，同时也可以给出给定深度内土层液化危害程度的概率分布。     

赣江大桥基于应力谱的疲劳寿命可靠度分析

结合对南昌赣江大桥南桥第 1 0孔桁梁桥的疲劳寿命评估 ,介绍了采用蒙特卡罗法模拟疲劳荷载的情况 ,随后对比了实测数据与模拟数据 ,确定模拟数据可以用于实际疲劳寿命评估。利用模拟数据分析了赣江大桥的疲劳损伤的概率分布情况 ,确定了在给定概率下的赣江大桥的疲劳寿命     

随机变幅疲劳荷载下CFL增强RC梁疲劳寿命的试验研究

基于321国道上1个月内通过某桥的随机车流量数据,经过一系列的转换得到试验用的随机变幅疲劳荷载谱,并通过MTS810疲劳试验机实现了随机变幅疲劳荷载下碳纤维薄板（CFL）增强RC梁三点弯曲疲劳试验。试验结果表明：与普通RC梁相比,CFL的加固显著提高了随机疲劳荷载作用下RC梁的疲劳寿命,改善了其疲劳性能;随机变幅荷载下增强梁的疲劳损伤演化和疲劳破坏模式与常幅疲劳荷载相同;但随着疲劳荷载水平和荷载幅值的增大,随机变幅疲劳荷载作用下构件的疲劳寿命低于常幅疲劳荷载作用下得到的寿命,因此结构设计中采用常幅疲劳试验结果估算实际服役构件的疲劳寿命和进行疲劳设计是不安全的。     

考虑概率分布影响的低概率水平边坡可靠度分析

目前考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析所研究的边坡几何尺寸相对较小。为有效地分析考虑参数空间变异性的几何尺寸相对较大的边坡可靠度问题,提出了基于多重响应面与子集模拟的边坡可靠度分析方法。以一个坡高为24 m的两层非均质黏土边坡为例验证了提出方法的有效性,并探讨了正态、对数正态、极值I型、Gamma和Beta这5种概率分布类型对边坡可靠度的影响。结果表明,提出方法具有以下优势:1可以有效地计算考虑多参数空间变异性的低概率水平边坡可靠度;2可以较好地解决几何尺寸相对较大的边坡可靠度问题;3有较高的参数敏感性分析计算效率,可为调查概率分布类型和波动范围等参数统计特征对边坡可靠度的影响提供技术支持。此外,参数概率分布类型对边坡可靠度具有重要的影响,常用的正态和对数正态分布分别用于表征参数概率分布特征时,可能会分别高估和低估边坡失效概率。     

龙滩碾压混凝土坝随机损伤力学分析的 模糊自适应有限元研究

在分析了损伤、概率、模糊隶属度在[0,1]区间内度量协调一致性基础上,为了更深刻理解和更本质地描述与研究损伤力学提出发展模糊随机损伤力学的观念.探讨损伤变量广义不确定性实质,进而构造并解释三类损伤变量的模糊性态,提出对应的模糊映射分布形式,即降半分布、"秋千"分布和组合"秋千"分布,三者可以分别探讨不同形式下随机损伤的模糊演变过程,实现了随机损伤变量的模糊化自适应生成与构建.分析并论证损伤广义概率特性,根据扩张原理及随机损伤变量满足??概率分布的理论和定义,对模糊集上随机损伤变量的概率分布函数和概率密度函数积分进行修正,结合当量正态理论,将三类模糊随机损伤泛函引入本构方程完成模糊随机有限元可靠度与模糊随机损伤的同步分析,实现了损伤模型的清晰化过程.借助自主研制的模糊随机损伤有限元程序,对龙滩碾压混凝土坝进行三维模糊随机损伤场力学性态的分析与研究,从而把随机场参数的统计相关性、非正态分布性全面融入模糊随机损伤分析的模型中,把损伤变量的不确定性做了完善的延拓、将模糊和随机两种不确定因素合理有效地引入连续损伤力学的分析与建模中.该研究工作对非确定损伤力学研究及结构可靠度分析都提供了一定的参考价值.     

节理岩体边坡概率损伤演化规律研究

露天矿边坡岩体是含有大量空间上随机分布裂隙的三维损伤体，岩体的强度和内部裂隙分布在空间上均具有随机性，岩体损伤是一种概率损伤。应用三维节理网络模拟技术建立节理岩体损伤张量及概率分布规律的计算方法，综合应用Rosenblueth原理、损伤断裂力学与数值模拟等理论与技术，建立三维节理岩体概率损伤演化的耦合分析程序，通过对鞍钢眼前山露天铁矿南帮边坡岩体随采场逐渐下降过程中概率损伤演化规律的数值模拟，计算得出边坡岩体在不同开采阶段的损伤张量的均值与标准差，揭示节理岩体损伤张量在露天矿开采的空间和时间上的动态变化规律，建立露天矿不同开采阶段的边坡岩体三维随机损伤场，为评价露天矿边坡可靠性的动态变化规律奠定基础。     

新Ⅲ级钢筋的常幅疲劳和变幅疲劳

本文对变形钢筋在常幅荷载下的试验结果进行分析,得出了不同应力比时的S-N曲线、Goodman图及疲劳寿命N与最大应力σ_(max)、应力幅△σ的关系。在此基础上应用Miner线性累积损伤定律,探讨了变幅荷载下钢筋疲劳寿命的计算方法和可靠度分析方法,提出了具有一致可靠度的设计建议;同时分析了变形钢筋疲劳强度的主要影响因素和疲劳破坏的微观机理。     

钢箱梁焊接细节基于长期监测数据的疲劳可靠性评估:疲劳可靠度指标

提出基于长期监测数据的钢箱梁焊接细节疲劳可靠度的评估方法,并以润扬大桥悬索桥和斜拉桥钢箱梁顶板-U型肋焊接细节为对象开展应用研究。首先,建立疲劳损伤极限状态方程并讨论方程中各个参数的概率分布特性,在此基础上,采用最优化方法进行疲劳可靠度的求解,得到疲劳可靠度指标随服役时间增长的变化规律和日循环次数Nd的随机性对可靠度的影响。最后重点研究疲劳荷载效应增长对可靠度的影响,并据此提出对大桥日常运营管理的建议。结果表明:①将Nd作为随机变量处理是偏安全的,且Nd的随机性对斜拉桥焊接细节可靠度影响要较悬索桥更为显著;②悬索桥焊接细节的疲劳可靠度明显低于斜拉桥;③考虑疲劳荷载效应的增长会显著减小两桥焊接细节的疲劳可靠度;④为了得到钢箱梁焊接细节在服役期内的疲劳可靠度的准确评估,对其进行长期的应变监测是必要的。     

基于可靠度的单层网壳结构临界稳定承载力计算方法

为研究基于可靠度的单层网壳结构临界稳定承载力计算方法，选取并改进随机缺陷模态叠加法，作为单层网壳结构初始几何缺陷模拟方法；结合混合阶容积公式，高效准确地计算结构稳定承载力的前四阶统计矩，进一步采用移位广义对数正态分布重构结构稳定承载力概率密度函数；并在给定目标可靠指标或失稳概率下确定单层网壳结构稳定承载力。分别采用六角星网壳模型和K8单层球面网壳结构验证了基于可靠度的临界稳定承载力计算方法的有效性，计算结果表明：采用前四阶屈曲模态叠加所获得的稳定承载力概率分布离散性更大，稳定承载力下降规律与一致模态缺陷法结果基本一致，且现行规范缺陷幅值取跨度的1/300较为保守。     

Stochastic analysis of fatigue of concrete bridges

A novel method is proposed in this work for the assessment of the remaining fatigue life and fatigue reliability of concrete bridges subjected to random loads. The fatigue reliability of a bridge is a function of the fatigue damage accumulation; a stochastic fatigue damage model (SFDM) with physical mechanism is introduced for deriving the fatigue damage process. In order to implement the probabilistic analysis, based on the probability density evolution method (PDEM), the generalised density evolution equation (GDEE) for the remaining fatigue life is developed. Finally, a prestressed concrete continuous beam bridge located in China is illustrated. The random fatigue load acting on the bridge is modelled as the compound Poisson process, and the simulation of the random load uses the stochastic harmonic function (SHF) method. To simplify the reliability analysis, an equivalent constant-amplitude (ECA) load process is introduced based on energy equivalence. By employing SFDM, the finite element analysis of the bridge under the fatigue loading is performed. Then, the fatigue damage accumulation process of the bridge under the fatigue loading is obtained. Through solving the probability density evolution equation for the remaining fatigue life, the probability density functions (PDFs) of the remaining fatigue life evolving with time is obtained. The fatigue reliability is then calculated by integrating the PDF of the corresponding remaining life.     

Fatigue reliability model for steel railway bridges

Railway bridges are exposed to repetitive high stress due to the live load which may lead to failure even when the stress level is lower than the allowable stress. Therefore, components and connections need to be analysed for possible damage caused by fatigue. The basic approach for estimating the remaining fatigue life of a structure element is to use S–N curves. However, those laboratory specimens tested with a constant-amplitude stress range show a wide range variability in the results. This means that fatigue resistance has to be considered as a random variable. If load and resistance parameters are random variables, structural performance should be measured in terms of reliability. The objective of this study is to present a reliability model for the fatigue limit states demonstrated on a typical steel railway bridge. The results from the reliability analysis for the fatigue limit state are presented for various time periods from 10 to 100 years and three cases of operating conditions. In each considered case of load, the lowest reliability indices were obtained for the riveted angle in the stringer-to-floor-beam connection which means that this member has the highest probability of fatigue crack development in the entire bridge.     

基于宏细观参数相关联的上海软土损伤变量研究

 基于上海软黏土的CT实时三轴试验结果,研究软黏土的细观损伤发展的规律,探寻宏观力学参量、细观参数和损伤变量之间的关系,寻找以细观参数为基础确定损伤变量和损伤变量门槛值的方法。研究表明,CT数均值及剪应力比?与土体的损伤演化存在内在联系。提出以CT数均值为基础的损伤变量及参数的确定方法,建立损伤变量与剪应力比的线性关系式,进而建立弹性损伤模型。最后,采用此模型对试验资料进行模拟,模拟结果与试验值相一致。     

A DESCRIPTION OF DAMAGE DEGREE AND ITS EVOLUTION IN SFRC UNDER FATIGUE LOADS

A new definition of the damage degree of SFRC is introduced based on the investigation of damage phenomena of Steel Fibre Reinforced Concrete (SFRC) under axial compressive fatigue loads. The damage equation, which describes the damage evolution in the material, is derived based on the above definition and continuous damage mechanics. It can be found that the evolution model has a good agreement with the experimental results.     

巨-子型有控结构体系的可靠度分析及其优化

采用首次超越破坏机制,定义结构层间位移为极限状态控制指标,确定了基于概率密度演化方法的巨-子型有控结构体系的抗震动力可靠度的计算方法;基于可靠度并结合"等可靠度准则"对其进行优化。编制SAP2000与MATLAB接口程序将SAP2000中的分析结果带入到MATLAB中进行概率密度演化分析。结果表明:巨-子型有控结构在弹塑性阶段依然有很好的响应控制效果;巨–子型有控结构比巨型框架结构具有更高的抗震可靠度;经过优化后MSCSS的响应控制能力及可靠度都得到了显著提高。     

预应力混凝土构件冻融环境下疲劳数值模拟

基于冻融与疲劳耦合作用下混凝土弹性模量衰减模型、冻融损伤的混凝土疲劳本构模型以及钢筋的疲劳本构方程,通过ANSYS综合各模型的材料参数,模拟预应力混凝土受弯构件在冻融与疲劳交替作用下的疲劳性能,并与试验结果进行对比.结果表明:数值模拟的预应力混凝土构件弯曲挠度和上边缘的应变与试验结果吻合较好,所得结果可为实际工程中冻融环境下预应力混凝土疲劳性能的数值模拟提供有效方法.     

钢丝裂纹扩展估算模型及其在预腐蚀疲劳寿命计算中的应用

为给桥梁缆索高强度钢丝损伤容限分析提供实用的裂纹扩展计算参数,根据钢材相关试验的结果统计了珠光体钢丝门槛值ΔKth和裂纹扩展计算数据,建立适用于不同屈服强度和应力比的钢丝裂纹扩展经验模型。在此基础上,提出基于一维裂纹扩展假定的预腐蚀钢丝疲劳寿命预测方法,并对锈蚀钢丝恒幅和变幅疲劳寿命进行实例分析。结果表明,珠光体钢材的屈服强度和门槛值之间的相关性随着屈服强度和应力比的提高而增强|提出的钢丝裂纹扩展模型和初始裂纹深度假定可较好地模拟腐蚀钢丝恒幅疲劳试验的离散性和疲劳极限性质|腐蚀钢丝变幅疲劳评估结果对门槛值变化较敏感|按保守门槛值的预测寿命显示,轻微均匀锈蚀钢丝若及时采取养护措施,可在桥梁常规检修期内继续使用。     

钢筋混凝土框架结构体系可靠度分析

结构体系可靠度是一个40年来尚没有得到很好解决的问题,即使对于理想弹塑性体系,经典的结构体系可靠度分析也往往会遭遇两个难以克服的困难:相关失效与组合爆炸。近年来,基于概率守恒原理的随机事件描述,提出了广义密度演化方程,从而将确定性系统和随机系统分析纳入到统一的理论框架之中。基于这一进展,结合结构非线性全过程分析的位移控制算法,本文推导了结构静力非线性发展过程的概率密度演化方程。采用纤维梁柱单元进行结构非线性分析,研究钢筋混凝土框架结构的体系可靠度,并与Monte Carlo法进行对比分析。研究结果证明了概率密度演化理论对结构体系可靠度分析的适用性。     

混凝土高周疲劳损伤的性能劣化试验研究

首先进行了混凝土在单级和两级等幅轴压重复应力作用下的高周疲劳试验,进一步验证和揭示了混凝土疲劳损伤发展三阶段规律的普遍性和级间相似性;其次,从工程实际应用出发,定义了单级和两级等幅疲劳剩余静载极限强度和刚度衰减率的表达式,并由试验数据得到了相应的经验公式;最后将上述公式推广到了混凝土的多级等幅疲劳加载。     

基于概率密度演化的锈蚀混凝土梁时变可靠性分析

建立了锈蚀钢筋混凝土梁的极限状态函数，其中引入了锈蚀不均匀系数考虑钢筋锈蚀不均匀性和随机性。根据概率守恒原理引出锈蚀钢筋混凝土梁极限状态函数的广义概率密度演化方程，并介绍了其TVD(total variation diminishing)差分格式的有限差分方法。运用“吸收边界条件”提出了基于概率密度演化理论的锈蚀钢筋混凝土梁时变可靠度计算方法。以三个锈蚀钢筋混凝土梁为例，展示广义概率密度演化方程以及时变可靠度的计算结果。通过100万次Monte Carlo模拟方法以及2范数误差指标考察了概率密度演化及时变可靠度计算结果的精准度。二阶矩信息和可靠度的对比结果显示：概率密度演化法能够以较小的计算代价，较为精确地捕捉锈蚀钢筋混凝土梁在服役期间的概率密度演化信息，较为准确地预测其时变可靠度。