可靠度理论在桥梁中的应用

运用可靠度分析方法,以桥梁结构服役状态下材料性能的劣化为出发点,提出结构可靠度分析的一般思路, 依据结构失效模式将可靠度理论应用于实际工程实例中,对既有结构体系的安全性评价和结构设计优化具有重要意义.     

基于蒙特卡罗法的混凝土桥梁可靠度随机变量敏感性分析

文中以一典型钢筋混凝土简支T梁桥为例,依据可靠度理论、相关可靠度设计标准和桥梁设计规范,基于钢筋混凝土桥梁正截面抗弯承载能力极限状态功能函数,采用Matlab编程实现可靠指标的计算,详细分析了各个随机变量对结构可靠度指标影响,揭示此类桥梁的敏感性参数。分析结果表明：纵向受拉钢筋抗拉强度、钢筋面积以及截面有效高度对钢筋混凝土桥梁可靠度指标的影响较大,是敏感参数,而截面腹板宽度、翼缘厚度对可靠度指标的影响较小。     

深海复合材料悬链线立管基于可靠度的优化设计

研究基于可靠度的方法,对深海复合材料悬链线立管进行优化设计分析。对于正交各向异性层合复合材料结构而言,叠层顺序不同、各层铺角变化以及层间厚度差异等都会影响到结构的承载能力,因此,有必要引进可靠度作为优化设计指标。首先,根据经典层合板理论计算整体模型的等效属性,建立悬链线立管整体分析模型,得到关键截面响应,以此作为局部分析模型的约束;然后,运用试验设计方法构建Kriging近似模型;最后,利用蒙特卡罗撒点方法对比分析确定性优化与可靠性优化的结果。研究表明：优化后的深海复合材料立管在满足应力强度设计的要求下可有效降低结构重量,所提出的基于可靠度的优化设计复合材料悬链线立管具有可行性。     

响应面法在引桥式接岸结构可靠度分析中的应用

结合天津港地区以淤泥质为主的工程地质条件,构建引桥式接岸结构的ANSYS有限元数值模型。根据PDS模块抽样结果建立基于桩基承载力、胸墙一引桥连接点强度和结构位移等3种失效模式下的响应面方程,计算各随机变量影响结构可靠度的灵敏度和不同失效模式下接岸结构的可靠度,提出可供接岸结构优化设计参考的相关建议。     

可靠指标约束条件下的混凝土结构优化设计

以可靠度指标作为混凝土结构优化设计的控制参数。首先建立结构的极限状态方程,把最优化方法求解结构可靠度指标作为约束条件,然后采用Lingo非线性规划软件求解混凝土结构的优化设计问题。最后结合计算实例进行比较,结果证明了该方法的准确性和高效性。本文的源程序只要结合实际工程稍加改动,便可进行其他混凝土结构的优化计算。     

玻璃钢双体游艇结构可靠度设计

可靠度设计可以较为真实地反映结构安全状态，现已成为结构设计的重点方法之一。本文以一艘玻璃钢双体游艇为例，通过频域水动力分析确定其最危险航行工况，进而对研究对象进行结构应力分析与可靠度计算。在满足可靠度安全要求的基础上，通过改变艇体铺层厚度对双体游艇进行轻量化设计。设计结果显示轻量化效果达到29.1%，优化设计结果良好。该种基于可靠度的设计方法对复合材料船艇结构设计具有一定的参考价值。     

基于可靠度的嵌岩桩优化设计模型*

对于嵌岩桩这一设计变量较少,控制荷载效应和抗力的随机变量较多的结构,提出了一种相对于传统双层优化迭代模型不存在收敛问题的基于可靠度的优化设计模型.同时运用Matlab工具对一个工程优化实例进行分析,并对影响设计变量的随机变量进行了敏感性分析.得出嵌岩段力学统计参数和荷载统计参数对可靠度指标是敏感的,且当岩石饱和单轴抗压强度的离散性较大时,无法通过调整桩基设计参数达到目标可靠指标.所以实际工程中,应该加强对其参数的统计工作.     

随机导管架平台结构动力可靠性及灵敏度分析

基于Kriging模型和一次二阶矩方法对具有随机参数的导管架平台结构动力可靠度进行了分析.首先根据首次超越破坏准则建立了随机结构动力可靠度的隐式功能函数表达形式.然后通过有限元分析得到用于隐式功能函数近似的Kriging模型,进而求得可靠度指标.最后根据可靠度对随机参数均值和标准差的灵敏度公式,分析了导管架平台可靠度对各随机变量的敏感性,并得出了一些有益于工程设计、参数优化和精度控制的结论.     

抗冰海洋平台的全寿命优化设计Ⅱ—算法与应用

针对抗冰海洋平台全寿命优化设计模型中的不同类型可靠度分析问题,提出了相应的计算方法,包括冰区导管架平台整体抗力和极值冰力响应的概率统计特性及整体可靠度的高效近似算法,基于首次超越破坏机制的海洋平台冰振动力可靠性分析,基于等效应力幅值近似计算的疲劳寿命分析等。最后,以渤海某抗冰平台为例,实现了全寿命总费用最小的抗冰海洋平台优化设计。结果表明,基于风险的全寿命优化模型比基于规范的静力设计和仅考虑动力的最优设计相比更加合理。     

靠船墩可靠性设计方法

通过对靠船墩三维结构随机力学分析,提出基于可靠度理论下的靠船墩设计方法,可直接应用于工程实践     

基于Isight/Nastran的车渡船跳板结构优化设计

采用Patran/Nastran对车渡船跳板结构进行强度分析,在此基础上,集成Isight/Nastran对车渡船跳板结构进行优化设计。以结构质量为目标,跳板面板相当应力、跳板骨材合成应力及跳板结构位移为约束条件,重点考虑跳板面板厚度、跳板普通横梁以及跳板纵桁和强横梁的截面尺寸。最后,采用Isight中自带的多岛遗传算法(MIGA)对某渡船跳板结构进行优化,使得该跳板在最大等效应力不超过许用值的同时总质量达到最小。优化后跳板结构质量为7 368 kg,比之前的质量9 477 kg减少了22.25%,优化效果明显,且满足强度和刚度要求。     

船用吊环优化设计研究

通过对吊环结构有限元强度分析,提出吊环优化设计方法,对4型吊环结构进行优化设计。在设计过程中,重点考虑吊环结构的强度优化设计、工艺的合理性、安全系数的统一和对横向受力角度进行量化的规定等,并采用拉伸试验对优化后的吊环结构强度进行试验论证,取得了良好的经济效益。同时又完成吊环标准的修订工作。     

铝合金舟桥结构设计与甲板力学性能研究

针对铝合金舟桥在设计、受力分析、制造工艺诸方面的技术难题,开展了“铝合金用于舟桥承重结构的设计研究”预先研究工作。通过分析和试验研究,选出5种符合舟桥结构特点和加工要求的国产铝合金材料,确定了它们的机械性能和本构模型,制定了铝合金舟桥实用的焊接制造工艺;根据铝合金材料和舟体受力特点,提出了铝合金舟体结构的设计原则和雏形;通过结构拓扑优化和尺寸优化,确定了铝合金甲板的设计方案;通过理论分析和试验研究,建立了舟体结构强度的有限元数值分析模型,分析了铝合金甲板极限承载力和破坏机理,并建立了合理的失稳模态计算模型。     

基于遗传算法的舰船舱段可靠性优化设计

遗传算法在引入动态自适应策略和"免疫算子"之后,其收敛效率有了较大的提高。对于以可靠性作为约束的随机结构系统优化问题,以罚函数法为基础,构造了有效的约束与目标函数向适应值函数的映射公式。建立合理的安全余量,采用随机有限元法处理结构分析中所涉及的有关参量的随机性,计算结构响应和敏度分析,并进行系统的可靠性计算。通过两种算法的结合,利用自适应免疫遗传算法、随机有限元法及可靠性的基本理论,建立了一套完整的基于遗传算法与随机有限元的结构系统可靠性优化设计方法。对舰船舱段结构梁系截面的优化计算结果表明,算法对多随机因素结构系统的可靠性优化具有良好的收敛效果。     

超大型集装箱船绑扎桥强度校核与结构优化

随着超大型集装箱船的发展,绑扎桥的结构设计越来越复杂。文章在21000TEU超大型集装箱船典型绑扎桥设计的基础上,利用ANSYS软件计算了绑扎桥结构的强度和刚度。通过研究不同浮态,装箱条件以及最大设计载荷条件下结构的总体应力和变形情况,分析了关键位置的应力集中现象。并用这些分析结果指导结构优化,为绑扎桥结构的分析及结构设计提供具指导意见。     

斜腿刚构桥的设计优化

结合斜腿刚构桥工程实例,建立不同跨径布置、不同斜腿倾角、不同斜腿长度的斜腿刚构桥有限元模型,从内力水平指标上对控制截面的受力情况进行了结构分析,从而得出斜腿刚构桥的优化方法。     

大型桥架结构振动模态预报

疏浚硬质海底岩石的需求使大型绞吸挖泥船桥架的振动问题日益突出,有必要对桥架结构进行振动模态预报并作出优化设计探讨.利用MSC.NASTRAN对两艘能够疏浚一定强度岩石但绞刀功率不同的绞吸挖泥船桥架结构进行了振动模态预报和比较分析.基于振动模态预报结果对桥架结构避振设计进行了探讨.所得结果为研发具有更大绞刀切削功率、疏浚更高强度岩石的超大型绞吸挖泥船桥架结构提供了参考依据.     

篱笆式卷筒结构的动态特性研究

为了提高篱笆式卷筒结构设计的安全性和可靠性,分析了多层钢丝绳缠绕作用下卷筒体承受径向外压力、横向力和棘爪力的受力情况,利用有限元技术计算了卷筒在筒体、端板作用力下的屈曲特征,将卷筒体视为变质量系统得到了不同缠绕情况下的结构模态,最后分析了不同工作压力载荷状态下整体结构的频率响应特性。研究工作为卷筒体结构的优化设计提供了分析手段和参考依据。     

内河航道齿坎式护岸结构分析及应用

齿坎式护岸结构是一种新型挡墙结构,但目前齿坎式挡墙缺乏理论设计规范。在进行抗滑稳定性计算时仍按照无齿坎结构进行计算,把齿坎当成安全储备,造成断面设计的浪费。通过对齿坎式护岸结构的有限元计算,得出比较经济的护岸断面结构型式。