结构可靠度的时段分析方法

当结构可靠度的分析涉及多个荷载效应的组合时,目前多采用JCSS根据Turkstra规则推荐的组合方法,该法在国际、国内标准中都得到了应用。本文通过研究发现,这种方法与其所采用的荷载效应概率模型是不相符的,而且会导致结构可靠度的分析结果偏于冒进。为此文中提出了结构可靠度的时段分析方法,它不仅与荷载效应概率模型完全相符,而且不必采用经验方法进行荷载效应组合,组合问题已融入结构可靠度的计算之中;同时该法还具有较强的通用性,可应用于抗力为随机过程时的情形,以及抗力、荷载效应随机过程具有非平稳性和相关性时的情形。     

隧道衬砌结构可靠度分析的二次二阶矩法

隧道衬砌多为曲墙式，且所受荷载复杂，不易用解析的方法求得衬砌各个截面的荷载效应，一般情况下都要用数值法求解。在隧道衬砌结构可靠度分析中，常用较为简单的一次二阶矩法，并结合随机有限元法进行分析，但精度较低。虽然有很多高精度的结构可靠度分析方法，但大多太复杂或计算时间长，不适用于隧道结构的可靠度计算。经过对算法的比较分析，提出一种简单、实用的二次二阶矩法，与随机有限元法相结合，进行隧道衬砌结构的可靠度分析，并给出了具体步骤和算例，结果表明该法具有较高的精度。     

人行景观悬索桥结构的设计与研究

结合北京市顺义区减河上4座人行景观桥梁中悬索桥的设计,讨论人行悬索钢桥结构设计的若干问题。其中包括结构方案、荷载的确定、结构计算分析及结构设计等问题,特别对空间布置的索系以及梭形格构柱构成的索塔这两种特殊结构形式在悬索桥上的实际工程应用进行详细的讨论。     

国际标准“设计值法”在我国结构可靠度设计中的应用

介绍了我国现行结构设计标准中采用的设计方法存在的不足和国际标准中提出的工程结构可靠度"设计值法"的基本思想。根据我国荷载、抗力的统计结果及设计值法的荷载、抗力设计值的取值原则,考虑活荷载与恒荷载的比值对结构可靠度的影响,对不同类型构件在轴心受压条件下的可靠度进行系统的分析。分析表明:"设计值法"隐含的可靠度水平较我国的设计方法明显偏低,无法直接用于我国结构设计。依据我国结构设计的目标可靠指标对其进行修正,初步建立适用于我国结构设计的荷载、抗力设计值法取值参数。     

典型钢框架结构节点的动态力学性能与延性分析

采用ABAQUS有限元软件分析了典型钢框架节点（狗骨式节点、端板螺栓连接节点和T型钢连接节点）抗倒塌性能,通过改变冲击荷载大小得到节点的荷载-位移曲线关系,从而得到节点的动态力学性能。分析结果表明,对于不同类型节点,在冲击荷载作用下均未形成悬索机构,且翼缘削弱部分和螺栓连接是梁柱子结构中的薄弱环节。提出了采用节点延性系数评估连续倒塌过程中节点延性的方法,定义不同类型节点结构动力荷载下的极限转动能力θmax 与结构开始形成悬链线效应所达到的转角(θc)比值为节点延性系数。当节点延性系数大于1.0时,表示该节点结构能够形成悬链线效应,进入悬索作用阶段;延性系数越大,结构的安全储备越大。节点延性系数可以用于结构抗连续倒塌设计,评估结构是否考虑悬链线效应,以便对结构进行经济、合理的设计。     

结构可靠度研究中荷载效应统计分析的若干问题

用近似概率法,分析结构构件的安全度或可靠度时,其极限状态方程常采用下列形式: R一S=0 (1) 在应用中心点法或JCSS的验算点法分析构件截面强度的安全指标β或失效概率P_f=Φ(-β)时,必须知道截面荷载效应S     

悬索结构抗风设计（上）

本是作几年来在悬索结构抗风设计方面研完成果的总结，内客包括：(1)挥讨了悬索结构抗风设计方法的基础思路；(2)以椭圆平面艇曲抛物面索网为侧，利用随机振动离最分析方法计算了悬索结构的节点位移风振系数和单元内力风振系数，对所得数值结果作了分析，并论证了上述抗风设计方法的可行性；(3)对索同结构控制响应的风振幕数进行了参数分析，同时针对椭圆平面、菱形平面艇曲抛物面索网两类常用悬索结构，以对结构设计起控制作用的反应指标所对应的风振系数为对象，讨论了荷载参数、几何参数、结构参数的影响，并给出了可供实际设计应用的风振系数值。     

规则钢筋混凝土框架中考虑双向随机偏心距的柱承载力抗震可靠度分析

地震作用下RC框架柱大多处于双偏压受力状态。为考虑双向偏心距随机特性的影响,采用Monte Carlo方法分析了RC框架柱的承载力抗震可靠度。基于已有的试验数据,分析了GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中双偏压构件抗力计算模式的不确定性及其对极限状态方程的影响。以按规范设计的典型RC框架角柱、边柱和中柱为例,结合已有荷载和抗力变量的统计概率参数,通过对荷载效应以及抗力进行抽样,分别按单偏压和双偏压情形计算了RC柱的承载力抗震可靠度。结果表明：对于规则框架结构,双偏压情形下使柱具有较低可靠度的地震作用方向(沿结构主轴)与单偏压情形并不相同;考虑双向随机偏心距后,RC柱的承载力抗震可靠度会较单向随机偏心距下的可靠度有较大程度的降低。     

《建筑结构荷载规范》可靠度分析基础数据

简要概述了结构设计的可靠度基础,表明了结构设计规范表达式与可靠度的关系;基于《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)及其背景资料,应用可靠度理论,分析并给出各种荷载的概率统计参数。整理了我国可靠度分析的基础数据。     

悬索线形的一般表达式及其适用性分析

对悬索桥悬索的线形分析方法进行了系统性讨论,提出线形的一般表达式,分析了各种线形的特点以及适用情况,指出线形与悬索结构动态特性的关系,并讨论了采用有限元法对悬索结构分析时悬索单元的选取方式,为悬索桥的设计提供了便利。     

钢筋混凝土结构预期使用期可靠度设计实用方法

考虑钢筋锈蚀对混凝土结构的抗力影响,根据我国现行结构可靠度设计规范设计原理,提出了钢筋混凝土建筑结构预期使用期可靠度设计的实用方法。首先,考虑三种荷载组合以及不同恒荷载与可变荷载效应比影响,给出了代表性钢筋混凝土构件在给定环境下、不同使用期的可靠度分析方法;提出了预期使用期结构设计可靠度水平的确定原则,即预期使用期内结构构件可靠度指标不能低于现行规范的标准;在我国结构可靠度设计表达式基础上引入耐久性折减系数,给出了该系数的确定方法,通过该系数在设计阶段保证和实现预期使用期内结构构件可靠度指标不低于现行规范的标准。最后,通过算例验证了该方法的有效性和简便性。     

应用可靠度理论进行公路桥梁结构设计分析

应用可靠度理论进行公路桥梁结构设计,是以概率论的方法达到最经济地满足其结构功能需求的目标。用概率进行设计的方法分为半概率法、近似概率法和全概率法三个阶段,目前正经历第二个阶段。由于可靠度理论的设计方法相当复杂,所以本文讨论和分析了可靠度理论设计的基本方法和优化设计方面的应用。     

《建筑结构设计统一标准》问题专栏(二)——荷载代表值及荷载效应组合

<正> 《建筑结构设计统一标准》(初稿)(以下简称《统一标准》)采用的概率极限状态设计法,是一种考虑了概率分布类型的可靠性设计法。在这种设计理论中,极限状态函数的基本变量,如结构构件的抗力、综合荷载效应等均采用随机变量概型来描述,并以这些基本变量的平均值和标准差表达的可靠指标β作为衡量结构可靠度的统一尺度。本文将     

轻骨料混凝土梁受剪承载力的计算及其可靠度分析

在试验的基础上提出了集中荷载作用下轻骨料混凝土梁受剪承载力计算公式的模型。应用《建筑结构设计统一标准》(GBJ68—84)提供的结构可靠度分析的一次二阶矩法,对公式模型进行了可靠度分析,并按照《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068—2001)的要求,确定了公式中的待定参数ω的值。建议的公式和可靠度分析结果可为轻骨料混凝土梁受剪承载力的设计计算提供依据。     

列车作用下大跨径悬索桥纵向运动响应分析方法对比研究

随着我国铁路事业的发展,近年来设计和建造了一些大跨径铁路悬索桥。悬索桥属于典型的柔性结构,加之列车荷载大、运行速度快,列车过桥时加劲梁纵向运动问题突出。准确地计算出列车过桥时梁端纵向运动响应是进行悬索桥结构设计和梁端位移控制的前提。该文通过有限元仿真,采用4种不同的分析方法,对运行列车作用下大跨径铁路悬索桥纵向运动响应特征进行对比研究。首先,分别介绍移动静载法、移动荷载法、移动质量法、车-桥动力相互作用法的计算理论及其有限元实现方法;随后,以某主跨1060m铁路悬索桥为例,分别采用4种方法进行纵向运动响应计算;最后,对4种分析方法的计算结果进行对比分析。结果表明：大跨径铁路悬索桥纵向运动分析应考虑动力效应;通过移动荷载法、移动质量法及车-桥动力相互作用法分析得到的纵向运动响应接近;采用移动荷载法进行大跨径铁路悬索桥纵向运动响应分析可以简化计算且满足计算精度要求。     

数值模拟联合算法及其在润扬大桥可靠度评估中的应用

为了定量研究大跨桥梁在外界随机因素作用下的结构安全性,实现在线状态的可靠度评估,利用可靠度的随机有限元法对润扬大桥悬索桥在正常运营和损伤等多种工况下的结构可靠度进行了数值模拟和可靠度评估。分析中采用蒙特卡罗重要抽样法和中心复合响应面法的联合算法作为数值模拟的基本工具,介绍了联合算法的具体实现途径、随机变量的参数定义并对大跨桥梁基于可靠度指标的评估准则进行了讨论。得到了多个随机变量的概率灵敏度、主要失效模式所对应的可靠度指标及其相应的状态等级。算例分析结果表明,基于随机有限元的可靠度分析方法可以较好地描述大跨桥梁的非线性特征,联合算法的应用提高了可靠度分析的效率和精度,其结果为润扬大桥悬索桥的状态评估和健康监测提供了参考。     

考虑桨叶旋转效应的海上风力发电高塔系统随机风振响应与动力可靠度分析

研究了考虑桨叶旋转效应的海上风力发电高塔系统随机动力响应与风振可靠度分析.在风场模拟中,桨叶风荷载需要考虑旋转效应的影响.因此,对塔体风荷载,直接采用基于物理机制的随机Fourier谱,而对桨叶风荷载,则采用考虑桨叶旋转机制的随机Fourier谱概念.在此基础上,结合概率密度演化理论,对海上风力发电高塔系统进行了随机动力响应分析以及基于塔顶位移响应的风振动力可靠度分析.结果表明,上述方法能够有效地进行此类结构的随机动力响应及可靠度分析.     

随机参数变化对可靠指标求解的影响

考虑材料弹性模量和外荷载的随机性,基于摄动随机有限元法建立了结构构件可靠度分析方法,并根据迭代点的不同分为基于验算点的迭代算法和基于均值点的迭代算法。通过算例将2种计算方法与基于蒙特卡洛法的可靠度算法进行了比较。结果表明:弹性模量随机情况下,基于验算点的迭代算法计算结果精度高于基于均值点的迭代算法,并且在随机参数小变异情况下具有良好的计算精度,误差均不超过5%;荷载随机情况下,不同变异系数下2种方法的计算精度都比较好,误差均不超过1%;弹性模量和荷载都随机情况下,在随机参数小变异的情况下2种方法的计算精度都较好,误差均不小于4%。同时考虑计算效率的影响,弹性模量随机情况下建议选用基于验算点的迭代算法,荷载随机情况下2种方法都可以选用,弹性模量和荷载都随机情况下建议选用基于均值点的迭代算法。     

以概率理论为基础的极限状态设计方法——我国《建筑结构设计统一标准》(初稿)中的若干概念问题

本文对我国《建筑结构设计统一标准》(初稿)采用的以概率理论为基础的极限状态设计方法作了概要的综合介绍。文中着重论述了这种设计方法的概念,包括:荷载效应与结构抗力的变异性,荷载效应的组合形式,结构可靠度的度量和概率分析,结构的目标可靠指标与安全等级,结构构件的设计表达式和分项系数的确定,以及结构可靠度与材料、构件质量控制的关系等。最后概述了这一标准的特点。     

装配式混凝土梁受火后抗弯承载力可靠度

为了研究装配式混凝土梁受火后抗弯承载力可靠度变化的一般规律,提出基于当量正态法的可靠度分析方法。考虑荷载效应比、受火时间等因素的影响,应用有限元分析软件ABAQUS对ISO 834标准升温曲线下装配式混凝土梁温度场分布情况进行数值模拟,应用MATLAB进行可靠度数值分析。计算结果表明,随着荷载效应比的增加,装配式混凝土梁的抗弯承载力可靠度降低,受火后其抗弯承载力可靠度随着时间的增加明显降低。分析结果可为装配式混凝土梁受火后力学性能分析提供参考。