基于改进云图法的高土石坝抗震可靠度分析

高土石坝抗震可靠度研究对大坝抗震防灾和震害风险研究具有重要意义。通过考虑地震动和筑坝料参数双重随机性,建立基于地震易损性和地震峰值加速度概率密度函数的高土石坝抗震可靠度模型,为研究不同设计使用年限的高土石坝抗震可靠度提供依据。通过拉丁抽样方法选取筑坝料参数样本并与选择地震动组合成样本对,选取坝顶相对震陷率作为性能参数,提出考虑抗震设防标准的高土石坝性能水平了;采用SWANDYNE Ⅱ程序进行动力计算,并根据改进云图法得到不同地震峰值加速度下坝顶相对震陷率的地震易损性三维曲面;结合糯扎渡高土石坝不同设计年限的概率分布函数与地震易损性曲面,确定不同设计年限失效概率和抗震可靠度。分析结果表明:随着设计使用年限增加,大坝各个性能水平可靠度不断减小,对于严重破坏状态下不同设计年限可靠度均能满足《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》规范要求,说明糯扎渡高土石坝在变形方面抗震设计是合理的。     

基于响应面法的复式钢箱提篮拱地震可靠度分析

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题。基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了复式钢箱提篮拱桥在地震激励下,结构设计基准期内的可靠度。分析时考虑了结构参数和场地土的随机性,分别计算了钢箱提篮拱桥主、副拱肋在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到了主、副拱肋在设计基准期内,按规范“三水准设防标准”条件下的地震可靠度。计算结果表明,该桥设计满足抗震规范要求。     

基于极限平衡理论的钢与混凝土组合框架结构抗震分析

基于极限平衡理论建立一种钢与混凝土组合框架结构罕遇地震作用时简化分析方法。通过理论分析和试验现象,确定组合框架破坏机制;基于极限平衡原理,根据结构在地震作用下达到极限状态时变形和内力分布规律,分别计算框架顶部侧移等于H/50、H/40和极限荷载对应侧移值时组合框架抗震强度,计算结果与国内外十九榀组合框架低周反复荷载试验结果吻合较好,说明此计算方法可有效地预测组合框架结构在罕遇地震下的抗震强度;提出通过对组合框架变形能力和抗震强度同时进行控制,以使结构满足罕遇地震下抗震要求的简化方法。     

地震作用下钢筋混凝土安全壳的SCA可靠性分析

以秦山核电站的钢筋混凝土安全壳为工程背景，分析了结构在地震作用下的可靠度并给出其年破坏概率。安全壳结构模型为壳体有限单元组成的结构系统，系统可靠度分析的稳定构形法（简称ＳＣＡ）被用来求结构系统的破坏概率。通过随机振动分析，将结构所受地震作用等效为沿壳体分布的静态力。单元极限状态分别考虑混凝土压碎和钢筋屈服两种情况。最后的数值结果证明秦山核电站安全壳具有足够的抗震安全性。     

基于虚拟激励法的框架-摇摆刚架结构体系的动力可靠度研究

针对框架结构的受力特点,采用增设摇摆刚架的抗震设计方法。以某6层框架结构作为研究对象,建立结构体系的计算模型,并将状态空间与虚拟激励法相结合,求解结构的平稳随机响应;以所得随机响应计算框架-摇摆刚架体系的动力可靠度,探讨了多遇地震作用下不同刚度比的摇摆刚架对结构体系动力可靠度的影响。结果表明：通过增设不同刚度比的摇摆钢框架,可以有效降低结构体系各层及整体结构的条件失效概率,为工程设计和研究提供一些参考。     

基于响应面法的巨-子结构控制体系可靠性灵敏度分析

建立巨-子结构控制体系动力微分方程,利用复模态理论推导结构体系的传递函数。用响应面法获取极限状态函数,并基于随机振动首次超越破坏准则,分析结构体系动力可靠度计算方法;考虑地震随机激励,结构处于弹性状态时分析其随机参数对巨-子结构控制体系层间位移角的可靠性灵敏度。结果表明,基于层间位移角的可靠度对子结构刚度均值灵敏度较差,对主结构刚度及隔震层阻尼比均值灵敏度较强。     

基于Kriging改进响应面法的桥梁地震动力可靠度研究

鉴于桥梁结构对地震响应的非线性和复杂性等问题,提出了基于Kriging改进响应面法的桥梁结构地震动力可靠度分析方法。首先利用Kriging模型的优越模拟性能,将其作为响应面函数,并采取自适应策略加以改进,而后采取线性过滤器脉冲响应法对地震随机激励荷载进行了离散,并基于首次超越问题的定义建立了动力可靠度极限状态方程,最后对桥梁结构的地震可靠度问题进行了分析。计算分析结果表明:提出的基于Kriging模型的改进响应面法能有效完成桥梁地震动力可靠度的计算分析(包括结构参数随机性对桥梁动力可靠度的影响),且结果具有较高的准确性和高效性。     

钢框架结构基于变形可靠度的全概率抗震设计

我国抗震设计规范的抗震设计方法并不是真正意义上的概率极限状态设计,结构可靠度的应用也没有体现出结构的体系可靠度设计水平,因此该文提出了基于变形可靠度验算的二阶段抗震设计方法.该方法采用结构可靠度的数值模拟方法,通过验算小震作用下结构构件承载能力极限状态下的抗震可靠度,验算结构小震作用下正常使用极限状态下和大震作用下侧向...     

基于结构响应极值前四阶矩的桥墩抗震可靠度

为研究桥墩非线性地震响应下的抗震可靠度,引入随机函数-谱表示模型与高阶矩法,提出了基于结构响应极值前四阶矩的桥墩抗震可靠度分析方法。考虑三线型恢复力模型,建立了桥墩的单墩模型;利用随机函数-谱表示模型生成非平稳地震加速度时程样本并对桥墩进行非线性时程分析,在此基础上,建立了结构响应极值前四阶矩(均值,标准差,偏度和峰度)的计算框架;最后,考虑桥墩位移界限,给出了桥墩位移的功能函数,进而利用高阶矩法计算桥墩抗震可靠指标。通过对桥墩结构分析,验证了该方法的高效性与精确性;计算结果表明:与Monte Carlo模拟结果相比,该方法计算的前四阶矩、抗震可靠指标(失效概率)的最大相对误差分别为0.28%,1.92%(4.92%),该方法为桥墩抗震可靠度评估提供了一种有效的途径。     

城市供水管网系统抗震功能可靠度分析

借鉴结构可靠度分析方法,给出了供水管网抗震功能可靠度分析的一次二阶矩方法。将渗漏面积作为供水管网管线震害的量化参数,使得震后供水管网的功能能够通过带渗漏供水管网的水力分析结果加以反映。通过引入供水管网系统随机水力模型,建立了渗漏面积为随机参数时管网节点水压的均值及方差计算格式。应用一次二阶矩方法,得到供水管网系统的抗震功能可靠度。通过实例分析反映了随机参数的相关系数对管网抗震可靠度的影响,并且比较了均值一次二阶矩法和改进一次二阶矩法的计算结果。     

岸桥起重机随机风振疲劳可靠性分析

基于时域方法研究岸桥起重机的风振疲劳可靠性问题。采用谐波叠加法给出了符合Davenport风速谱的多维脉动风速时间历程,基于Bernoulli方程得到相应的风压时间历程,并将相应的风压荷载作用于有限元模型,采用雨流计数法处理结构关键点的应力响应。基于疲劳失效的Basquin方程、Miner线性累积损伤准则和Goodman平均应力修正方程导出疲劳累积损伤的概率模型。考虑平均风速的概率分布,提出了基于概率累积损伤机制的风振疲劳可靠度和可靠性寿命计算方法,为岸桥起重机的风振疲劳可靠性分析作了一些有益的探索和研究。     

地震载荷下岸桥跳轨相似模型研究

为了提高地震载荷下岸桥跳轨研究结果的准确率问题,基于简化的岸桥跳轨运动方程推导了岸桥原型与模型之间的相似关系,建立了岸桥的动力学相似模型,制作并开展了1∶20岸桥比例模型的振动台试验,研究了不同地震波载荷条件下的试验模型监测点的响应值,分析了不同工况条件下岸桥轮轨压力随时间变化的规律,测试了岸桥比例模型在振动试验中的跳轨响应结果,最后结合有限元方法将试验结果与仿真结果进行了对比。结果表明:振动台试验中模型跳轨响应结果与有限元仿真中出现的跳轨的情况吻合,基于跳轨运动方程建立的相似关系是准确可靠的。该研究为大型结构相似模型设计提供了一种理论参考。     

摩擦耗能器在集装箱起重机抗震设计中的应用

岸边集装箱起重机(简称岸桥)是用于现代化港口集装箱吊装的主要设备。由于绝大多数港口位于沿海地震带,为保证岸桥在地震作用下的安全性和可靠性,首次引入摩擦耗能器作为减隔震装置。为该耗能器制定一套能量设计方法,并为一台有抗震要求的岸桥设计摩擦耗能器。设计并进行缩尺模型试验和仿真分析,验证其具有良好的耗能性能。在岸桥原型上测定实际摩擦系数后,通过该耗能器在偶然级别地震作用下的弹塑性时程响应分析,比较实例添加耗能器前后的各关键物理量和能量分项的结果,表明安装摩擦耗能器的起重机能更好的减小地震载荷对起重机的损害,使起重机仍保有全额或者部分载荷的装卸能力。     

抗震结构变形能力可靠度的时程分析方法

采用可靠指标β来度量抗震结构可靠度．取结构失效准则为：地震作用下结构层间位移响应超越结构层间位移能力限值．将时程分析方法与ＪＣ方法结合，建立了计算抗震结构变形能力可靠指标β的时程分析方法．     

智能隔震:基于能量响应和可靠度的前景分析

介绍了智能隔震结构能量响应和动力可靠度分析的主要方法和数值规律。以多遇地震的情形为例,显示了线弹性智能隔震体系的瞬时能量传递的解析规律;以罕遇地震的情形为例,列举了滞变智能隔震结构的动力可靠度分析方法。在罕遇地震下,用退化Bouc-Wen模型描述上部结构的恢复力,用非退化Bouc-Wen模型描述隔震层的恢复力。采用虚拟激励法计算结构的随机响应,根据我国抗震规范中“大震不倒”的设防目标,采用各层最大层间位移峰值响应和累积滞变耗能构造双参数的随机疲劳累积损伤指数,作为功能状态指标。以作者承担的一项实际隔震工程作为数值算例,对比了被动隔震、智能隔震与非隔震体系的能量响应和条件失效概率,显示了智能隔震体系的减震优势。     

基于替代模型的岸桥随机有限元模型修正

研究了考虑参数随机不确定性的岸桥有限元模型修正问题。首先,假设岸桥的待修正参数和模态参数都服从正态分布,将不确定性模型修正问题转化为均值和标准差的修正问题;其次,以某岸桥为研究对象,进行风振响应实测,利用随机子空间法得到岸桥前4阶实测模态参数;最后建立岸桥的有限元模型,基于Kriging替代模型及多目标遗传算法对岸桥结构进行有限元模型修正。结果表明,考虑参数不确定性的随机有限元模型修正方法能有效修正岸桥结构参数的均值和标准差。     

爆炸焊接锐楔区动力学状态参数数值分析

用运动界面高精度差分格式求解二维Navier-stokes方程,直接模拟不同炸药爆轰速度、基复板安装间距碰撞点锐楔区的压力场及速度流场,分析爆炸复合板锐楔区压力场分布特点及历时作用形式,发现爆轰压力作用下基板表面产生不同程度的反激波现象,及锐楔区空气介质流动在弯折复板与基板之间呈扇形状分布的层流射流状态流动。锐楔区反激波现象研究对爆炸焊接熔化层形成的分析具有一定参考价值。     

A contribution to the SFE-based reliability assessment of nonlinear structures under dynamic loading

This paper presents a procedure which allows for a stochastic finite element (SFE)-based reliability analysis of large nonlinear structures under dynamic loading involving both structural and loading randomness with relatively little computational effort when compared to traditional Monte Carlo methods. The analysis is based on the identification of important random variables by means of a transformation of the vector of original random variables to the uncorrelated space and subsequent sensitivity analyses. Only few nonlinear computations using the most important identified random variables are performed to determine points on the limit state surface. Subsequently, the response surface method (RSM) is employed to estimate the reliability of the structure.     

在役钢结构吊车梁疲劳可靠性分析

基于结构可靠性理论,针对钢吊车梁的应力幅是否服从威布尔分布进行了计算验证,并对分布参数进行了讨论。对我国钢结构设计规范中的S-N曲线进行了考虑降低低应力幅的疲劳效应的双斜率形式的修正,并利用修正前后的S-N曲线的计算结果进行了分析。采用动态疲劳可靠度模型分析了表面粗糙度、残余应力、吊车竖向荷载偏心及温度对钢吊车梁的疲劳可靠度的影响规律;并提出了对钢吊车梁设计、使用和维护的参考意见。