基于虚拟变量法的结构可靠度参数敏感性分析

在结构可靠度分析中,功能函数通常是强非线性的,并且随机变量之间往往存在相关性,这给基于一次二阶矩法原理的参数敏感性分析带来了困难。为此,提出了一种基于虚拟变量法的结构可靠度参数敏感性分析方法,推导了相关随机变量的敏感性计算公式,在计算可靠指标时无须求偏导,计算效率高。工程算例分析表明,在功能函数为非线性、变量之间相关的情况下,该计算方法是一种有效的结构可靠度敏感性分析方法。     

管片衬砌可靠度分析实用方法研究

由于盾构隧道管片衬砌结构形式的特殊性,可靠度分析中仅采用截面承载力极限状态方程作为功能函数不够全面,故文中提出管片可靠度分析应采用双功能函数,即增选管片裂缝宽度控制方程作为第二功能函数.考虑到随机变量的非正态分布和功能函数的高度非线性,常规一次二阶矩法精度较低,提出采用映射变换和二次二阶矩相结合的方法进行管片衬砌可靠度分析.实例表明：双功能函数相互补充,可保证结构的安全可靠,映射变换和二次二阶矩结合分析法清晰简便,能较好地解决功能函数高度非线性、随机变量非正态分布等问题.     

有限元可靠度方法在桥梁工程中的应用

一次二阶矩法是目前求解结构可靠性分析的主要计算方法之一．该方法要求功能函数对随机变量的偏导运算。然而对于以有限元方法分析为主的桥梁结构．无法对其隐式功能函数进行显式求导．限制了一次二阶矩法的应用。本文给出了隐式功能函数可靠度的随机有限元解决方案．考虑了有限元方法和可靠度方法结合使用过程中,经典一次二阶矩法的改造问题。算例表明,该方法能够适用于基于有限元的结构可靠度分析,并在求解过程中给出随机变量的敏感系数。     

翼墙式隧道洞门可靠性分析

根据结构可靠性理论，在考虑了隧道洞门处的地层容重，地层计算摩擦角正切值，基底摩擦系数，基底控制压应力和混凝土容重等因素的的不确定性前提下，运用一次二阶矩法对隧道洞门结构进行可靠性分析，由计算结果得：计算模型的选取与可靠度指标有关，可靠度指标基本满足要求。     

基于Kriging代理模型的高速列车悬挂参数的区间优化

针对高速列车悬挂设计参数难以选定的问题,提出一种基于Kriging代理模型的高速列车悬挂参数区间优化的方法.采用拉丁超立方试验设计方法确定仿真数据样本得到动力学仿真数据,利用偏最小二乘方法确定影响脱轨系数的主要悬挂参数,进而建立基于设计参数与仿真数据Kriging代理模型,以此模型实现悬挂参数区间优化.最后以CRH某型动车组悬挂参数为例进行了验证性优化分析,结果表明该方法正确可行.     

隧道工程结构可靠度计算方法分析

对结构可靠度分析的几种计算方法进行了分析，并通过算例分析，建议在非线必功能函数，可靠指数β值较小的隧道结构工程中，为提高计算精度宜采用比较实用且精度较高的计算方法－－Ｃａｉ二次矩近似计算法。     

斜拉桥施工期时变可靠度的参数敏感性分析

斜拉桥的不同工序中参数的影响程度不同,同时,施工过程中各参数存在时变性,可靠度分析中不存在显式的功能函数,因此,其参数敏感性分析存在特殊性和困难性.基于结构可靠度的一次二阶矩法原理,推导了参数敏感性计算公式,结合斜拉桥施工期的时变可靠度计算程序,分析了施工阶段斜拉桥时变可靠度的主要参数的敏感性.在此基础上可以明确斜拉桥施工过程中应重点控制的施工参数,以提高其施工质量控制的主动性,确保大桥达到设计可靠指标.     

圬工拱桥承载力可靠度分析

针对拱式桥结构体系中的主要受力构件 拱肋进行分析,借鉴拱桥设计中的"五点重合法"确定研究截面,并对该截面进行不利布载.对每一种荷载布置型式,采用荷载增量法进行拱桥结构失效模式的寻找和截面抗力的计算.给出其承载力可靠度功能函数,推导功能函数中结构抗力和作用效应概率模型,并利用改进的一次二阶矩法计算圬工拱桥承载力可靠度指标评估值.最后给出实桥验证算例.     

基于可靠度理论的桥梁评估

基于桥梁评估的现状,介绍了桥梁评估的研究成果,阐述了桥梁的可靠度理论的概念、基本参数以及结构可靠度的各种计算方法.从可靠度方面,对某预应力混凝土T梁桥分别利用一次二阶矩中心点法和改进的一次二阶矩法求得可靠性指标,进行安全性评估,并且通过可靠度计算结果对不同计算方法加以对比,并对可靠度理论加以分析.     

圬工拱桥承载力可靠度分析

针对拱式桥结构体系中的主要受力构件．拱肋进行分析，借鉴拱桥设计中的“五点重合法”确定研究截面，并对该截面进行不利布载．对每一种荷载布置型式，采用荷载增量法进行拱桥结构失效模式的寻找和截面抗力的计算．给出其承载力可靠度功能函数，推导功能函数中结构抗力和作用效应概率模型，并利用改进的一次二阶矩法计算圬工拱桥承载力可靠度指标评估值．最后给出实桥验证算例。     

在役钢筋混凝土T梁桥时变可靠度分析

在役期间的桥梁在荷载和环境侵蚀(如钢筋锈蚀)等因素的影响下,结构可靠度会随着在役时间的延长而降低。建立结构抗力时变概率模型和荷载效应概率模型,构建桥梁结构功能函数,基于Matlab分别采用一次二阶矩法、JC法和Monte Carlo法实现可靠度计算。以一座4×20m在役钢筋混凝土简支T梁桥为例进行时变可靠度分析,结果表明:该桥在服役15a后的结构可靠度大于规范目标可靠度要求,在服役70a左右的时候达到目标可靠度。     

公路隧道超欠挖统计规律研究

采用近景摄影的方法,从隧道开挖毛洞中获取围岩超欠挖数据,通过数理统计的方法,分析各类围岩超欠挖掘的数字特征及概率分布,同时得出各类围岩超欠挖在隧道面不同部位的分布规律,为隧道结构的可靠度研究提供了可靠参数,也为隧道工程质量控制提供基准。     

基于围岩变形失效的隧道结构可靠度设计方法

为科学地处理隧道工程中由于材料属性和复杂地质环境等带来的不确定性，使支护设计更加安全合理，基于可靠度理论，提出一种实用隧道可靠度设计计算方法.首先，基于可靠度指标的几何意义，结合Nataf变换和Cholesky分解等考虑参数相关性与非负性，建立约束在原始空间的最优化模型；其次，利用数值软件内嵌的优化函数在不需人为计算偏导数的情况下直接获得设计点；然后，引入重要抽样方法，在设计点处计算失效概率，形成兼顾收敛性和精度的实用可靠度计算方法；再次，通过高度非线性的数值算例和非圆坑道算例验证该方法的有效性和适应性；最后，基于围岩变形失效功能函数，采用本文方法进行隧道支护抗力设计计算.算例分析结果表明：本文方法能够以较小代价获取设计点，最终结果和蒙特卡洛法结果相对误差小于1.0%，并且能够结合含交叉项响应面函数处理无解析功能函数的非圆坑道可靠度问题；本文方法能够获取准确的支护抗力设计值，与蒙特卡洛法结果相对误差小于0.5%；内摩擦角的敏感性比黏聚力和变形模量的大.     

公路隧道超欠挖统计规律研究

采用近景摄影的方法,从隧道开挖毛洞中获取围岩超欠招数据,通过数理统计的方法,分析各类围岩超欠控的数字特征及概率分布,同时得出各类围岩超欠挖在隧道断面不同部位的分布规律,为隧道结构的可靠度研究提供可靠参数,也为隧道工程质量控制提供基准．     

基于粒子群算法优化Kriging模型的 桥梁钢筋锈蚀可靠度分析

桥梁结构在不利影响因素作用下性能会受到影响,对桥梁的可靠性进行分析具有重要意义。对桥梁钢筋锈蚀开裂可靠度计算方法进行研究,首先,结合实际测试数据提出了基于粒子群算法优化Kriging模型的方法,以解决钢筋锈蚀和保护层开裂与各主要影响因素(钢筋直径、混凝土抗压强度、保护层厚度和沿筋方向裂缝宽度)间的不确定关系。其次,建立了钢筋锈蚀正常使用极限状态的功能函数,并利用Monte-Carlo方法计算桥梁钢筋锈蚀适用性的失效概率和可靠度。结果表明:通过粒子群算法优化后构建的Kriging模型能够更准确地预测钢筋锈蚀程度;桥梁钢筋锈蚀可靠度指标随着钢筋直径、混凝土抗压强度和保护层厚度的增加而增加,随裂缝宽度的增加而减少。     

温度场的非概率凸集合理论模型的摄动数值解法

采用凸模型描述结构温度场的物理参数、初始条件和边界条件的不确定性，探讨热传导的不确定性问题．将矩阵摄动理论与凸模型方法相结合，导出了有界不确定性参数瞬态温度场响应上、下界的摄动计算公式，并通过数值算例对凸模型方法和区间分析法的计算结果进行了比较．结果表明，凸模型求得的温度场响应的范围比区间分析法求得的大．     

土坡稳定性可靠度分析

结构的可靠度指的是结构或构件在规定的时间内,在规定的条件下具备规定功能的概率.JC法是目前一种主要的计算可靠度的方法,它适用于随机变量为任意分布下结构可靠指标的求解.介绍了结构可靠度计算的JC法的具体方法、迭代计算过程及其在土坡稳定性计算中的应用.建立了土坡稳定性可靠度分析的基本模型,并附以工程实例,用Excel进行迭代计算,验证了结构可靠度JC法在土坡稳定性分析中的可靠性及高精度.     

土坡稳定性可靠度分析

结构的可靠度指的是结构或构件在规定的时间内,在规定的条件下具备规定功能的概率.JC法是目前一种主要的计算可靠度的方法,它适用于随机变量为任意分布下结构可靠指标的求解.介绍了结构可靠度计算的JC法的具体方法、迭代计算过程及其在土坡稳定性计算中的应用.建立了土坡稳定性可靠度分析的基本模型,并附以工程实例,用Excel进行迭代计算,验证了结构可靠度JC法在土坡稳定性分析中的可靠性及高精度.     

基于DE和LDU分解的结构体系可靠性分析

针对传统结构体系可靠度计算过程繁琐的问题,提出一种基于差分进化算法(Differential Evolution,DE)与LDU分解的结构体系可靠性分析方法.首先,以系统设计参数为优化变量,以功能函数为约束条件,建立以可靠性指标最小值为目标的数学优化模型,并利用DE算法求解得到可靠性指标;其次,引入LDU分解计算结构体系的可靠度.最后,分别用解析算例和工程算例对所提方法进行验证,并与蒙特卡洛法进行分析对比,结果表明该方法在保证计算精度和效率的条件下能够有效地求解工程结构体系的可靠度.     

基于可靠度理论的铁路隧道洞门极限状态设计方法

针对铁路隧道洞门结构稳定性极限状态功能函数具有非线性及其参数具有随机性的特点,提出了基于可靠度理论的铁路隧道洞门结构设计方法.通过分析铁路隧道洞门的极限状态,建立了其极限状态方程.基于可靠度理论,以时速140 km/h的单线电气化铁路隧道端墙式洞门可靠指标计算为例,根据采用同样方法对3种设计时速共16种形式、22种类别隧道洞门的可靠指标计算结果,确定各极限状态下的目标可靠指标,建立极限状态设计式,求解并优化抗力分项系数.研究结果表明:铁路隧道洞门主要有抗裂、抗压、倾覆、滑动和地基承载力不足5种极限状态;极限状态方程中基本随机变量的统计特征是铁路隧道洞门可靠度设计是否准确的关键,可靠指标的确定是洞门结构极限状态设计的核心;建立的极限状态设计方法可直接用于铁路隧道洞门结构设计.