考虑参数—激励复合随机的渡槽结构非线性地震响应与抗震可靠性分析

地震灾害对渡槽结构的破坏受多种因素的影响和制约,混凝土力学参数的随机性和地震激励的随机性为两种较为重要的影响因素,会对渡槽结构的破坏模式产生显著影响。进行混凝土力学参数和地震激励两种随机性耦合作用下的渡槽结构随机动力响应分析,以某大型渡槽结构为例,提出考虑参数—激励复合随机的渡槽结构抗震可靠性分析方法。基于概率密度演化理论,该方法阐明了渡槽结构在复合随机作用下可靠性分析的基本原理和应用途径。与单一地震随机作用的比较研究发现,复合随机作用下渡槽结构的位移响应明显加剧,且位移响应产生的残余变形和位移的变异性较大;随着阈值的减小,渡槽结构在复合随机作用下的可靠度与单一随机地震作用下的可靠度之间的差距呈不断增大趋势,且渡槽结构在两种工况下的可靠度均不断减小。     

大跨度预应力渡槽静力分析

沙河渡槽是我国南水北调中的重要工程,在设计中采用了跨度45 m的大型渡槽.为了给施工和设计提供参考,针对预应力钢筋混凝土能极大提高混凝土结构抗拉抗裂强度的特点,在优化配置预应力钢绞线的基础上运用有限元技术对渡槽的位移和应力进行了计算.计算结果表明,渡槽应力、变形满足设计要求,因此渡槽在静荷载作用下是安全的.     

桥梁颤振临界风速的概率密度演化计算

针对桥梁结构自身特性以及外部环境的随机性(如刚度、质量、阻尼比、气动导数等因素)所造成的桥梁的颤振临界风速不确定,难以衡量桥梁颤振稳定性问题. 将概率密度演化方法与桥梁颤振多模态耦合分析方法相结合,以江阴长江大桥作为实例,通过考虑桥梁结构自身的不确定性及气动导数的不确定性,给出不同模态阻尼比及频率的概率密度演化过程. 研究表明:结构模态阻尼比及频率在低风速情况下的概率密度分布可近似认为服从正态或对数正态分布,高风速下的概率密度则无法用单一的概率分布来描述,概率分布会出现双峰甚至多峰的情况;与按确定性方法到的颤振临界风速相比,按概率密度演化方法得到的颤振临界风速较小.     

考虑钢筋锈蚀的渡槽时变可靠度分析

根据钢筋锈蚀理论,以时间为变量,考虑钢筋锈蚀导致渡槽可靠度下降的随机性,建立了钢筋锈蚀的时变可靠度计算模型。基于中心点法与Monte-Carlo法,采用Matlab软件,编写相应的计算程序,对渡槽耐久性进行了分析。计算结果表明,基于渡槽钢筋锈蚀可靠度的时变性,能很好地反映结构劣化的动态变化与维护时间。模拟结果表明,所建立的计算模型能较好地反映钢筋混凝土渡槽结构的耐久性变化。     

海洋环境下钢筋混凝土中钢筋锈蚀的概率

为了分析海洋环境下钢筋混凝土中钢筋锈蚀的随机性,利用可靠度理论建立了钢筋混凝土中钢筋锈蚀的功能函数,引入混凝土的氯离子扩散系数和混凝土保护层厚度两个随机变量,推导出了在一定使用寿命条件下的钢筋混凝土中钢锈蚀的概率和在一定的钢筋锈蚀概率条件下钢筋混凝土结构的服役时间计算公式,通过模拟海水浸泡钢筋混凝土的腐蚀实验对此方法进行了验证。结果表明,利用概率方法分析钢筋混凝土的使用寿命和锈蚀概率是有效的,可以用来评价钢筋混凝土的耐久性,降低混凝土的渗透性和适当增加混凝土的保护层厚度可以明显提高钢筋混凝土在海洋环境下的耐久性。     

非一致随机地震激励下综合管廊响应分析

地震动具有强烈的随机性,因此考虑随机地震动输入对地下综合管廊进行分析可以更全面地反映结构响应的规律。该文在确定性分析的基础上,将基于物理的随机地震动模型与合成多点地震动的谱表现方法相结合,合成了多点随机地震动模型,而后利用概率密度演化方法,计算了地下综合管廊在多点随机地震动作用下的随机反应,发现结构响应的概率密度曲线随着时间发生明显的演化。从而为基于可靠度的设计提供了基础。     

大型预应力混凝土矩形渡槽槽身结构型式研究

结合南水北调中线双洎河渡槽探讨大型预应力混凝土矩形槽槽身结构型式.采用平面结构力学法和三维有限元法相结合的方式对槽身结构方案进行配筋和混凝土应力计算,并对槽身混凝土应力、施工方案和投资进行比较,得出大型预应力混凝土矩形渡槽宜采用边墙和底板均无肋的板式结构,此种结构混凝土应力更均匀、利于抗裂,亦便于机械化施工,为今后大型预应力混凝土矩形渡槽的设计施工提供参考.     

钢筋混凝土结构疲劳时变可靠性分析

钢筋混凝土结构在疲劳荷载作用下材料要发生劣化,从而结构抗力降低,可靠度发生改变.笔者应用非线性有限元理论计算出结构"危险部位"钢筋和混凝土材料的疲劳应力,通过材料疲劳过程中强度和刚度的损伤劣化模型计算出结构的剩余抗力,并对其进行时变可靠性评估和剩余疲劳寿命预测.其研究方法适用于复杂结构形式和任意边界条件的钢筋混凝土结构疲劳验算和可靠性评估.     

大型预应力混凝土梁式渡槽结构分析及设计研究

大型预应力混凝土渡槽结构应该满足抗裂止水的设计要求,即渡槽结构受拉区域混凝土不产生拉应力.从这一基本设计要求出发,渡槽结构必须具有整体性能好、受力条件合理,并能避免混凝土结构中的应力集中问题发生.研究表明,预应力U形薄壳渡槽结构具有造型简单、受力条件好、材料用量省、施工方便、水利条件优越,这种结构充分地显示出结构形式与受力内涵优化统一的优点,可以很好地满足抗裂止水的设计要求     

高强钢筋混凝土梁的裂缝及挠度研究

基于钢筋混凝土结构非线性有限元基本理论,根据高强钢筋混凝土结构力学性能的特点和有限元法,在引入混凝土多参数强度准则和非线性本构关系的基础上,对高强钢筋混凝土梁进行了裂缝和挠度的计算及分析,并与实验和理论值进行对比,结果表明二者吻合较好.     

疲劳可靠度分析的概率密度演化方法

基于概率守恒原理,推导出疲劳损伤和随机参数联合概率密度函数服从的演化方程。据此计算的随机疲劳损伤概率密度曲面和累积概率分布函数等值线可以给出疲劳损伤概率结构的演化规律,并用以分析给定损伤阈值的疲劳可靠度。常幅疲劳可靠度的数值解与试验结果吻合良好。给定二级载荷各自的常幅疲劳寿命概率分布参数,根据Miner准则可以较好地预测二级低高加载变幅疲劳可靠度。     

建筑结构服役全过程可靠性概念注记

从建筑结构的可维修性出发,根据结构从设计到服役直至破坏全过程各阶段综合抗力和综合荷载效应的不同特点,详细探讨了结构各阶段概率极限状态设计中可靠性概念的实质涵义。对结构设计及正常使用过程中结构动态可靠度水平的识别和控制有一定的意义     

混凝土结构早龄期开裂的分析与预测

目的预测混凝土结构早龄期开裂的可能性.方法以可靠度理论为基础,建立了混凝土结构早龄期开裂的分析模型,利用开裂概率和临界开裂风险来分析与预测混凝土结构早龄期的开裂情况,并将分析模型在混凝土挡土墙工程中应用.结果混凝土挡土墙分析模型的预测结果与观测结果基本一致.结论应用开裂概率和临界开裂风险来分析与预测混凝土结构早龄期开裂,可以优选混凝土材料的组成,尽量减少混凝土结构早龄期的开裂.     

Numerical Analysis of Effect of Water on Explosive Wave Propagation in Tunnels and Surrounding Rock

Based on the application of practical engineering, propagation processes of explosive waves in rock with water well and tunnel are simulated by ANSYS/LS-DYNA software. The evolution of damage in rock is presented. The effect of water on the damage of the concrete slab in a tunnel is compared with damage inflicted without water. The numerical simulation illustrates that water plays an important role in the evolution of damage of the concrete slab in a mine tunnel. In the presence of water in the rock the concrete slab is damaged more severely than without water in rock. The effect of water location in the rock is also considered. It is found that the concrete slab in the tunnel shows various degrees of damage as a function of the different locations of water. Attenuation laws of stress waves over time-space in rock with water are also obtained. Numerical results indicate that, under blast loading, there are three zones in the rock： a crushed zone nearby the explosive charge, a damaged zone and an elastic zone. The conclusions of numerical analysis may provide references for blasting designs and structure protection.     

钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性分析

对钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性进行了分析研究。在合理选择地震地面运动模型和结构分析模型的基础上，对结构进行了随机地震反应分析，并获得了结构随机反应的统计量。进而采用双参数的结构破坏模型，以结构可靠性理论为依据，推导出了计算结构地震破坏概率的一般表达式。由于在推导结构的地震破坏概率时是从一般情况出发的，该方法同样适用于其他类型的工程结构，通过对一座按8度要求设计的钢筋混凝土框架结构的地震可靠性分析，表明该方法具有合理性。提出的方法可用于抗震设防标准的制定和震害预测。     

基于模糊失效准则的混凝土结构横向裂纹可靠度

针对现行国家标准尚未给出混凝土结构构件正常使用极限状态下目标可靠度指标的情况,提出了基于模糊失效准则的混凝土结构构件正常使用状态下的可靠度分析方法。构造混凝土模糊隶属函数,通过建立等效功能函数方法使混凝土结构模糊可靠度问题转化为传统可靠度计算问题。通过JC法求解,计算出正常使用状态下混凝土结构构件横向裂纹的模糊可靠度指标。与传统分析方法相比,考虑模糊性后混凝土结构可靠度下降,这点为今后混凝土结构设计提供理论支持。     

冻融循环作用下混凝土材料寿命评估方法

为判断服役混凝土材料能否在设计基准期内实现预定的使用功能,提出基于材料学的计算准则来评估冻融循环作用下混凝土材料的寿命.推导两参数Weibull分布的概率分布函数和相对动弹性模量损失率的关系,建立基于概率论和损伤理论的混凝土冻融损伤模型,并论证其适用性.在此模型基础上进一步提出混凝土等效冻融损伤模型,将各混凝土冻融循环试验的结果统一.结果表明,采用基于概率论和损伤理论建立的混凝土冻融损伤模型预测混凝土材料寿命是合适的.     

基于相对信息熵的混凝土结构寿命预测方法

将相对信息熵引入多重环境时间相似理论（METS）,提出一种更可靠的沿海混凝土结构寿命预测方法.氯离子侵入模型基于Fick第二定律,考虑氯离子扩散系数和表面氯离子质量分数的时间变异性.通过Monte-Carlo数值模拟方法对新建沿海混凝土结构在具有给定目标可靠度情况下的使用寿命进行预测.以某跨海大桥为研究对象,选取处于相似环境的某码头为参照物.综合参照物现场检测信息和室内加速试验信息,得到室外暴露环境下研究对象耐久性劣化参数的估计值.在耐久性极限状态目标可靠度为2.3的条件下,研究对象使用寿命的预测值为122 a,满足设计使用寿命100 a的要求.