验证荷载法在结构可靠度评估中的有效性分析

介绍了验证荷载法的基本原理,讨论了验证荷载法有效性的判别原则.通过在标准正态随机空间中对验证荷载效应的考察,分析了验证荷载法对结构可靠度产生影响的实质.根据数值计算结果,结合理论分析,探讨了影响验证荷载效应的因素及其变化规律,从而得出了验证荷载法的适用范围,并给出了一般情况下能够对结构可靠度评估结果产生有效影响的验证荷载水平下限值.根据得到的结论,指出了在验证荷载法与统计推断法等其它既有结构可靠度评定方法间的内在联系,以及与这些方法联合应用时的局限性.     

结构可靠度分析的一种实用方法及其时变预测

一次二阶矩方法是传统的可靠度方法，其精度受到验算点处极限状态方程非线形程度影响，将功能函数泰勒展开至二次项，形成二次二阶矩方法可提高可靠度精度，考虑验算点法在计算时要求进行不断迭代，为此在满足设计精度要求的前提下，提出不需迭代的一次性设计点直接进行可靠度计算，从而大大减少计算工作量，对结构在整个使用期内可靠度风险性随机预测，基于灰色理论，建立GM优化模型，求出结构时变可靠度。     

基于土拱效应的桩网结构路基稳定性可靠度分析

基于路基土拱效应的应力集中现象,并考虑荷载及土体参数的变异性,建立了桩网结构路基稳定性的可靠度计算模型,给出了可靠度分析的计算方法及流程。以某一典型高速公路桩网结构路基进行稳定性分析为例,分别利用安全系数法和可靠度方法设计了该桩网结构路基加固桩长度,并基于荷载及土体参数变异性,对可靠度指标进行了敏感性分析,结果表明:荷载及土体参数的变异性对桩网结构路基的稳定性影响显著,利用可靠度方法来计算桩网结构路基加固桩长度的设计更为安全和合理;需要特别注意第二层土的极限侧阻力及路基面附加荷载变异性的影响,而路基填料内摩擦角及加固桩极限端阻力可当作常量来处理。     

内河高桩码头横向排架构件的模糊可靠度计算方法

针对在分析结构可靠度影响因素中随机性与模糊性的问题,引入模糊数学的理论,同时考虑相关影响因素,利用AHP-模糊二级综合评判法计算考虑抗力和荷载效应的模糊状态约束水平值,结合验算点法计算结构构件的模糊可靠度指标区间,对横向排架结构构件进行模糊可靠度分析。结果表明:AHP-模糊综合评判法可确定构件抗力与弯矩效应统计参数的模糊程度,可靠度指标对荷载效应的变化更为敏感,从而对横向排架构件的模糊可靠度指标区间进行计算,研究模糊可靠度计算方法在工程中具有一定的实际应用意义。     

大型非线性结构可靠度计算方法研究

拱坝是水利工程中常见的结构,其坝体材料的物理参数和作用于坝体的荷载均是随机变量,坝体的应力和变形呈现出不确定性.因此,在拱坝设计和研究中,以概率统计理论为基础,对拱坝进行可靠度分析是科学、合理的.由于拱坝坝体量大,构造复杂,且基岩和筑坝材料具有非线性特性,因此使得拱坝结构的可靠度分析十分困难.将可靠度计算的响应面法与拱坝应力分析的有限元法相结合,应用成熟的有限元分析软件来分析拱坝的可靠度;坝体应力与变形的计算采用三维非线性有限元法,可靠度计算采用二次响应面法.针对福建省永泰县大洋水电站拱坝的可靠度分析,得出了可靠指标的变化规律.与其他可靠度分析方法相比,该方法可以直接应用确定性的结构计算程序,使大型非线性结构的可靠度分析工作更加简便可行.     

梁式渡槽结构的抗裂可靠度分析

基于结构可靠度设计理论和方法,对梁式渡槽纵向抗裂能力及抗裂可靠度进行计算分析,得出了梁式渡槽抗裂可靠度的一般性算法,并结合实际工程加以验证。最后就混凝土强度的变异性及荷载的变异性对抗裂可靠度的影响进行了分析。     

基于概率分析的锈蚀钢筋混凝土结构寿命预测

钢筋锈蚀是导致混凝土结构破坏的主要原因,合理预测锈蚀钢筋混凝土结构的使用寿命对减少工程的经济损失、保证结构的安全运行具有重要意义.针对锈蚀钢筋混凝土结构在不同寿命评估准则下的使用寿命预测问题,基于混凝土结构耐久性现状检测结果,采用概率分析可靠度方法,通过抗力和荷载效应的统计特征求得结构的时变可靠指标,从而对结构的裂缝宽...     

基于样条QR法的结构随机分析

工程中结构的材料特性、几何参数、荷载及边界条件等都具有不确定性。传统的不确定性分析方法计算工作量较大、效率低。基于变分原理,建立了随机样条函数法求解结构非确定性问题的模型,并给出了计算结构可靠度的具体算法。算例分析表明,随机样条QR法计算方法简单,计算效率较高,计算精度能够满足要求。     

灰色数学在大坝安全分析中的应用

大坝安全是一个十分重要和突出的问题。在大坝可靠度设计计算和安全监测过程中,大多为小样本离散数据序列。灰色数学在分析处理小样本离散数据序列方面具有独特优势。该文对灰色数学模型理论进行了介绍,并利用灰色数学模型对工程案例进行了计算。结果表明:在大坝可靠度设计计算过程中,采用灰色数学模型对设计原始资料进行预测,可以达到补充完善的作用;在大坝安全监测资料的基础上,通过灰色预测,分析其结构可靠度的变化趋势,及时发现安全隐患,制定和采取一定的安全措施,这对确保大坝安全运行具有十分重要的意义。     

水工钢闸门可靠度分析研究进展

 由于各种不确定性因素的影响,采用可靠度理论进 行水工钢闸门的安全性评估和寿命预测是十分有必要的。为此,从水工钢闸门设计规范修编 和钢闸门安全度评估及寿命预测两方面阐述了水工钢闸门可靠度研究的意义。根据钢闸门可 靠度分析的特点提出了水工钢闸门可靠度分析的流程图,并分别从钢闸门的安全性(荷载的 统计参数、抗力的统计参数、钢闸门可靠度校准及分项系数的确定、钢闸门动力可靠度分析 )、适用性和耐久性(现役钢闸门可靠度评估、现役钢闸门寿命预测、现役钢闸门疲劳可靠度 分析)等方面,详细地评述了国内外水工钢闸门可靠度研究的主要成果和进展。最后讨论了钢闸门可靠度研究要解决的主要问题和今后的研究方向。     

可靠度分析方法在岩土工程中的应用

影响建筑物安全性的诸多因素都不同程度地存在不确定性，可靠度设计方法企图定量地研究这种不确定性，并估计它对建筑物安全性的影响，自６０年代以来，可靠度设计方法在岩土工程中的应用有限较大的发展，目前已初步形成一条独立的设计途径，本文简要地介绍了概率极限状态设计问题以及对岩土工程来说最具特色的三个基本问题，地层的概率处理，土性参数的概率分析和岩土可靠度的计算方法。     

水工结构爆破震动效应及安全分析研究

水工结构特性及工况条件均有别于其他矿山、土木建筑工程，而且万一爆破受损，其后果及经济损失亦较为严重。因此，水利水电工程不能简单套用矿山及建筑部门现行的统一爆破规程规定的安全分析方法和控制标准，而应首先研究不同类型爆破对各种水工结构的荷载特性和破坏作用机制的影响，从而分别制定出与之相适应的安全判据和控制标准，以确保工程安全运用。文章从现代爆破作用原理出发，阐明岩体爆破的震动特性、影响因素及最新研究进展情况，并通过对大量科研观测资料的分析，结合我国某些工程的实践经验，着重介绍了岩土爆破对闸坝工程、水工隧洞的作用特性，破坏机制和安全准则。     

水口船闸二闸室结构可靠度分析

针对水口船闸闸室结构加固问题，将钢筋混凝土非线性随机有限元应用于工程实际，就钢筋混凝土结构裂缝宽度的计算提出了合理而又便捷的算法。经过对水口船闸二闸室设计结构承载力极限状态下点的可靠度分布分析，找出了薄弱部位，并在此基础上进行正常使用极限状态限制裂缝宽度条件下的体系可靠度计算，结果表明正常使用极限状态的可靠度对原结构的安全性起控制作用，为闸室结构加固提供了可靠的依据。     

岩土工程安全监测异常值属性的识别方法

针对施工期间岩土工程安全监测系统具有不完善、干扰和影响因素多、人工监测比重大等特点，介绍了监测数据可靠性检查和异常值监测方法，在将异常值分为假异常、表观异常和征兆异常后，结合工程实践阐述了异常值属性的识别原则和方法，并以实例分析了常见的导致假异常和表观异常的原因。这些分析方法是监测数据处理系统的必要组成部分。     

论水工建筑物的可靠性设计

主要由于替代惯用的单一安全系数法的分项系数极限状态方法被混同于可靠度分析法,至今特别在水工结构设计业界对其应用都存有争议。单一安全系数法包含了非随机性的工程经验因素和各类随机的不确定性,但不能区别各类随机不确定性的程度。可靠度分析法可以对各类不同程度的随机不确定性综合评价其失效概率,但不能计入目前对水工结构仍相当重要的工程经验因素。本文对若干导致争议的概念上的混淆作了澄清。在分项系数极限状态方法中各分项系数不仅可以区别各类随机不确定性的不同程度,且引入了表征工程经验的结构系数γd。因而显然要比单一安全系数法更为合理。目前为保持规范的连续性,各分项系数的取值总体上仍需和传统的安全系数相适应,因而实质上为多安全系数法,在安全水平的设置上与单一安全系数法并无本质差异。但它完全不同于可靠度设计方法,因为各分项系数独立确定,与目标可靠指标无关,且引入了结构系数。因而并无可靠度设计方法中的复杂理论、术语和统计样本不足等困扰。最后,简述了分项系数极限状态方法在《水工建筑物抗震设计规范》中成功应用的实例。     

基于均匀设计-响应面-有限元法的软岩隧洞围岩与衬砌结构协同承载可靠性分析

软岩隧洞围岩力学特性和衬砌结构受力皆具有显著的随机性、未确知性等不确定性,基于确定性分析的结构安全设计方法往往难以全面合理地反映软岩隧洞工程的复杂性;传统的可靠度计算理论则对于由围岩和支护系统构成的地下结构真实的功能函数无法从理论上给出显式表达,从而制约了可靠度计算理论在隧洞工程中的应用.在以数理统计方法为核心的可靠度...     

点可靠度计算方法进展

详细阐述了结构点可靠度计算方法，对改进的一次二阶矩法，JC法，几何法，高次高阶矩法，响应面法，蒙特卡洛法，随机有限元法等方法进行了分析。结果表明。对于极限状态方程线性或非线性程度不高的简单结构。用一次二阶矩法计算可靠度足以满足要求，且简单易行，对于大型复杂结构。其功能函数一般不能显示表达，大多是非线性的高次方程，应用响应面法，蒙特卡洛法，随机有限元法则具有一定的优势。     

百米级硬填料坝结构安全度分析

硬填料坝(Hardfill坝)是一种新坝型,Oyuk坝是世界上仅有的两座高度超过100 m的硬填料坝之一。对该坝在正常运行工况以及地震工况下的大坝工作性态进行了弹塑性有限元分析,并运用水荷载与地震荷载超载法探讨了Oyuk坝在静动条件下的破坏模式与安全度。研究结果表明,在正常运行工况以及OBE地震工况中,Oyuk坝全断面受压,坝体强度安全系数与抗滑稳定系数均较高,坝体基本处于弹性工作状态。由于该坝在坝底、坝踵设置混凝土分区、并在坝趾区采用了高强度硬填料等措施,在水荷载及地震超载分析中具有很高超载安全度。     

内部充水钢围堰的结构安全稳定分析

大型输水干渠边坡修复专用钢围堰是一种外动内静的水中钢构筑物,钢围堰在工作状况下结构稳定性十分重要。根据钢围堰的设计结构条件,考虑其在水中的动静荷载,进行流固耦合（FSI）系统的力学分析。首先分析钢围堰的荷载特征,将钢围堰绕流流场的复杂荷载条件简化为作用在结构上的流体压力;然后建立围堰结构的有限元模型。利用ANSYS数值模拟软件,研究各构件的受力状况及整体结构特性。结果表明：上游支撑杆件轴向应力大于欧拉临界应力,且导槽和面板变形量过大,需作结构调整,而中游和下游稳定性满足要求。通过结构优化调整,提出了结构改进方法,成功应用于工程实际,为钢围堰的优化设计提供理论支撑。     

结构可靠度理论在水工结构设计标准中的应用

为了推动结构可靠度理论在水工结构设计标准中的应用和发展,系统地总结了笔者近30 a来参加完成的水工结构设计标准按结构可靠度理论修编的成功经验,提出了水工结构设计标准按结构可靠度理论修编的可靠度校准分析方法和目标可靠指标的确定原则;提出了水工结构设计标准分项系数的确定原则与方法;提出了分项系数设计表达式的相当安全系数的概念及其应用;提出了国内外结构设计标准的安全度设置水平比较时应遵循的基本原则和方法等。上述研究成果可供水工结构设计标准按结构可靠度理论进行修编时借鉴与参考。