结构灰色可靠度计算方法研究

本文提出了结构的灰色抗力，灰色荷载和灰色可靠度的概念，并对这些灰概念的白色过程及灰色可靠度的计算分析进行了阐述，示你计算了结果与实际情况十分吻合，说明文中提出了计算结果灰色可靠度的方法是正确的。     

在役钢筋混凝土结构疲劳寿命预测分析

本章以结构的极限疲劳循环次数作为随机变量,基于可靠度理论提出了在役结构疲劳剩余寿命的预测方法,分析了多种工况下结构在未来服役期内的疲劳可靠性和疲劳剩余寿命。算例表明,通过对在役结构疲劳寿命及可靠性的分析,不仅可以预测在目标可靠度下的疲劳寿命,而且可以根据使用要求确定交变荷载的频率、服役时间以及相应的疲劳可靠指标,从而为结构的合理使用起到指导性作用。     

基于动态可靠度和经济优化相结合的服役桥梁维修加固风险决策

服役桥梁的维修加固需要综合考虑安全和经济的问题,基于服役桥梁的动态可靠度,以后续服役期内收益期望值最大或损失期望值最小为目标函数,对服役桥梁的维修加固决策进行了探讨,利用实际检测数据修正抗力模型,对一座服役期为35年的钢筋混凝土梁桥动态可靠度进行了计算,同时,比较分析了汽车荷载等级的提高和采用不同维护加固措施对后续服役期内动态可靠度的影响。该方法结合工程实际,把失效损失与失效风险相结合,对桥梁结构的维修加固决策有一定的指导作用。     

一种高效的结构可靠度近似分析方法

本文简要讨论了结构的可靠度计算的数值模拟方法,如Monte-Carlo法、响应面和两点近似法;结合结构分析的确定性有限元法及可靠度计算的一次二阶矩法,提出了一种结构可靠度分析的近似方法;算例表明,当荷载的不确定性远大于结构的不确定性时,本文提出的方法满足工程精度要求,从而大大简化了结构可靠度分析过程。     

基于贝叶斯理论的结构动力可靠度更新方法与分析

通过一种基于结构动力测试数据和贝叶斯理论的方法来更新结构可靠度。该方法考虑了结构可能受到的激励和结构模型及其参数的不确定性,利用结构在服役期间的动力测试数据,通过贝叶斯概率方法对结构参数进行了识别。利用拉普拉斯渐近估计解法,对仅根据设计条件得到的结构可靠度进行了更新。对受随机动荷载作用的某桁架结构在三种情况下的可靠度进行了计算:一为仅考虑荷载的随机性,二为考虑荷载的随机性和结构模型参数的先验分布,三为考虑荷载的随机性和结构模型参数的更新分布。比较了实际结构和有限元模型更新后的自振频率和振型,并对更新的可靠度计算结果进行了分析。结果表明,与确定性名义模型的失效概率相比,测点处自由度的更新失效概率与真实值较为接近;未测试自由度的更新失效概率可能与真实值差别较大;增加测点数不一定改善失效概率的更新效果。     

考虑抗力退化的在役结构可靠度验证荷载法

本文探讨了在役结构的整个“生命过程”中可靠度的变化过程,提出了目前的在役结构可靠度评估方法中存在的问题,并建议了评估在役结构可靠度的条件概率方法,根据实际情况,建议了考虑抗力退化时在役结构可靠度的验证荷载法,并对一实例进行了计算与分析。     

在役钢筋混凝土结构基于可靠性的疲劳寿命分析

本文以结构的极限疲劳循环次数作为随机变量,基于可靠性理论提出了在役结构疲劳剩余寿命的预测方法,分析了多种工况下结构在未来服役期内的疲劳可靠性和疲劳剩余寿命。算例表明,通过对在役结构疲劳寿命及可靠性的分析,不仅可以预测在目标可靠度下的疲劳寿命,而且可以根据需要确定合适的交变荷载的频率、服役时间以及相应的疲劳可靠指标,从而为结构的合理利用起指导性作用。     

灾害荷载下结构体系失效模式的相关性及可靠度计算

本文通过引入荷载粗糙度指标,根据有关统计参数讨论了灾害荷载的特性,研究了灾害荷载下结构体系失效模式的相关性及可靠度的近似计算方法,得到了以下结论：灾害荷载下结构体系的失效模式近似完全相关,结构体系可靠度由结构的最弱失效模式决定。     

结构时变可靠度计算的全随机过程模型

为了对既有结构的可靠性进行正确评估,必须考虑时间变化的影响,对目前可靠度分析中采用的只考虑荷载随时间变化的半随机过程模型进行改进。基于结构抗力和作用效应相互独立的基本假设,充分依据作用效应和抗力的时变特性,考虑结构抗力为独立增量过程,并计算了抗力的自相关系数,得到了计算结构失效概率的近似算法,建立了结构时变可靠度计算的全随机过程模型。通过实例验证,该方法简单易行,便于工程应用,为基于时变可靠度理论的既有结构评估和寿命预测提供理论依据。     

一座现有拱桥面内失稳的可靠度随机有限元分析

用基于一次可靠度方法的可靠度随机有限元对一座现有的钢筋混凝土拱桥面内稳定性进行剩余可靠度计算,并对影响稳定性可靠度的主要参数进行了灵敏度分析。以随机变量和随机场表示现状荷载(汽车荷载、人群荷载、桥面二期恒载和结构自重)及结构参数(主拱圈弹性模量)。用作者提出的基于线性回归的随机场离散方法离散上述随机场,以有限元稳定分析的解作为复杂结构的隐式功能函数。上述功能以及失稳特征值对基本变量的梯度计算均已包含在作者开发的可靠度随机有限元程序RESFEP中。分析给出此桥稳定性可靠度值。灵敏度分析表明:在各随机变量中,拱肋弹性模量随机场离散变量对拱桥可靠度指标影响最大,汽车荷载随机场离散变量次之;在各随机变量的均值和标准差中,拱肋弹性模量随机场离散变量均值和标准差对拱桥可靠度影响最大,汽车荷载随机场离散变量的均值和标准差次之。     

车辆荷载作用下的大跨旧桥动力可靠度分析研究

本文基于多自由度体系的随机过程分析的振型分解法,首先推导了结构动力可靠度分析相关参数的计算公式,据此采用Fortran程序设计语言,编制《PMDK动力可靠度分析程序》,其次采用无约束的规划求解方法,推导了车辆荷载概率分布模型的参数求解方法,并结合某大跨旧桥实际车辆分布具体观测数据,得到了本文计算的概率模型。最后运用《PMDK动力可靠度分析程序》计算了该桥在实际车辆荷载作用下的可靠度,研究了动力可靠度与位移之间的关系,以及不同截面位置的动力可靠度的变化规律,研究了阻尼和弹性模量变化对大跨旧桥动力可靠度的影响,研究了时间变化对其的影响、结构单侧及双侧可靠度的变化规律,并且通过蒙特卡罗法的分析,验证了上述结论的准确性。     

服役结构的动态可靠性

本文对服役结构的动态可靠性进行了探讨，根据研究对象和目的的不同，把服役结构可靠性分为两类新建结构可靠性预测和旧建筑物可靠性评价，提出了“服役基准期”的概念，并分别给出了动态可靠性的定义和数学模型，进一步对服役结构的荷载与抗力模型进行了分析。     

三维结构可靠度对随机变量的敏感性研究

本文基于三维随机有限元提出了结构点可靠度、失效模式的可靠度及整个结构体系的可靠度分别对随机变量的＂分布参数＂和＂极限状态方程参数＂的敏感性计算方法，并以一典型重力坝为例进行了计算，得出了若干有益的结论。     

基于贝叶斯更新和逆高斯过程的在役钢筋混凝土桥梁构件可靠度动态预测方法

在役钢筋混凝土桥梁在服役环境和车辆荷载的耦合作用下,其服役性能随时间不断退化,采用确定性的性能退化模型无法准确描述退化过程中的不确定性和时间变异性。该文采用逆高斯随机过程描述其抗力退化过程,同时采用复合泊松过程描述车辆荷载效应,建立了基于抗力-车辆荷载效应双随机过程的在役钢筋混凝土桥梁构件时变可靠度分析方法。结合检测数据,采用贝叶斯分析和期望最大化算法,对逆高斯过程抗力退化模型参数进行更新,提出了在役钢筋混凝土桥梁构件可靠度的动态预测方法。以一座钢筋混凝土T梁桥为例,采用其40年服役期的抗力退化数据,分别在四个服役时刻对逆高斯过程抗力退化模型参数进行了更新,演示了提出的可靠度动态预测方法。研究表明:逆高斯随机过程可更合理地描述钢筋混凝土桥梁构件抗力退化过程中的不确定性和时间变异性;融入桥梁服役期间检测的抗力退化信息,采用贝叶斯更新逆高斯过程抗力退化模型参数后,可更准确地预测桥梁未来的可靠度服役状况和估计桥梁的剩余使用寿命。     

考虑非平稳车载过程的在役桥梁时变可靠度分析

近年来,我国有大批桥梁得以新建。与此同时,日益增加的车辆荷载使得在役桥梁面临着更大的服役风险。在已有研究中,桥梁结构的可靠度评估将车载随机过程看作平稳泊松过程,且假定荷载效应概率模型在评估期内独立同分布。历史数据表明,我国的汽车荷载存在明显的逐年增加的趋势,随时间不再服从同一分布,已有方法也不再适用。为此,该文改进了已有方法,提出了考虑非平稳车载过程的在役桥梁时变可靠度评估新方法。算例表明,改进的方法简便易行,结果准确。已有方法可看作是该文改进方法的特例。随后,利用这一方法研究了结构可靠度对车载随机过程参数的敏感性。结果表明,车载随机过程参数对结构可靠度的影响显著。在20年的评估期内,均值每年增加1.1%或标准差每年增加1.3%,都会造成结构的失效概率增大两倍。     

地震作用下基础隔震框剪结构竖向连续倒塌可靠度分析

在引入隔震支座地震损伤模型的基础上,运用整体可靠度理论对基础隔震框剪结构进行竖向连续倒塌可靠度分析。首先,利用隔震支座的地震损伤模型,得到罕遇地震作用下最易失效的隔震支座;然后,在考虑损伤结构不确定性参数的基础上,利用竖向随机动力增量分析（IDA）方法,得到损伤结构竖向连续倒塌荷载系数;以荷载系数为整体性能指标,进行易损性分析;利用基于最大熵原理的二次四阶矩法,计算损伤结构发生倒塌的概率,最后,以一基础隔震框剪结构为例,利用该方法计算损伤结构竖向连续倒塌的可靠度指标及失效概率。研究表明,该方法可直观地得到结构抗竖向连续倒塌的能力,为评估结构在地震作用下产生损伤提供量化依据。     

具有非线性功能函数的结构时变可靠度分析

基于任一时段内的结构时变可靠度可通过求解一等效的单个功能函数来获得的认识,提出了一种改进的时变可靠度计算方法。首先以简单的梁柱构件为例,分析了结构功能函数为非线性的原因。接着揭示了满足结构非线性极限状态方程的荷载解可能会存在着两个值的特殊现象。然后通过引入一假想的综合各抗力因素的变量来缩减响应面方程中的变量数目,使得响应面方程能简洁地表达出来。最后应用该思路对一承受全跨永久荷载和半跨可变荷载作用下的混凝土拱结构进行了分析,结果表明极限荷载曲线具有较高的非线性程度,且该方法具有较高的精度。     

基于节点冲切破坏的板柱结构连续倒塌可靠性分析

从结构体系可靠度的角度认识钢筋混凝土板柱结构的抗连续倒塌性能,用Monte-Carlo连续成组抽样方法对以节点冲切破坏为主的板柱结构连续倒塌进行可靠度分析。在建立板柱节点功能函数的基础上,推演了抗冲切承载力分布及荷载基本变量分布和荷载效应组合的方法。通过计算初始条件下任意一个板柱节点失效的概率和一个节点失效条件下其他节点失效的条件概率,分析了不同位置板柱节点在抗连续倒塌中的重要性以及板柱结构的抗连续倒塌鲁棒性指标。结果表明:底层中柱节点冲切失效最容易引起其他节点的连续性破坏及倒塌,按我国规范设定了柱顶贯通受压钢筋的板柱结构鲁棒性指标比较高。     

实际车流荷载作用的混凝土梁桥可靠度评估

为了对在役混凝土梁桥在未来服役期的承载力失效概率进行评估,首先,基于实测随机车流数据,采用蒙特卡罗随机抽样的方法建立随机车流荷载模型;然后,基于经典Rice公式,建立桥梁车致荷载效应极值的概率分布模型;最后,考虑桥梁抗力的逐年退化,基于结构可靠度理论,详细给出了在役混凝土梁桥在未来服役时间内的可靠度评估方法及步骤。实际工程的应用结果表明：(1)经典Rice公式对桥梁车致弯矩界限跨阈率的拟合效果很好,依此建立的桥梁车致弯矩极值概率分布模型有效可靠;该研究给出的在役混凝土梁桥可靠度评估方法在实际工程中应用方便,可获取在役混凝土梁桥在未来服役期的承载力失效概率、承载力达到目标可靠指标的时间节点及桥梁可靠性能冗余度;(2)中小跨径混凝土梁桥在随机车流荷载作用下的弯矩界限跨阈率取决于过桥车辆数量,而受车辆间距的影响较小;(3)随着桥梁服役时间的增加,桥梁车致荷载效应极值的均值增大,标准差逐渐减小;桥梁抗力的均值和标准差随着桥梁服役时间的增加而逐渐减小;(4)混凝土梁桥中直接承受车辆荷载作用的主梁,其承载力失效概率大于非直接承受车辆荷载作用的主梁,其中边梁承载力失效概率最大;(5)混凝土梁桥的承载...     

结构可靠度计算的近似重要性抽样方法及其应用

本文提出一种近似重要性抽样方法来计算结构可靠度。该方法将结构可靠度计算中的重要性抽样方法与结构优化中的近似重分析技术相结合，并引入误差带的技巧，显著减少了蒙特卡罗方法的计算量。运用该方法于结构正常使用极限状态可靠度分析的实例，表明了该方法用于复杂结构可靠度计算的有效性