用蒙特卡罗法分析水泥混凝土路面可靠度

本文基于结构可靠度指标的几何涵义，提出了一种快速收敛的蒙特卡罗法。该方法克服了传统方法的缺陷，可算出可靠度指标及设计验算点。然后依据现场实测参数的变异性分析，针对目前刚性路面３种不同的设计方法，分析了各种方法的可靠度值。结果表明本文所提出的方法准确、合理。     

铁路桥梁浅基础承载力可靠度设计方法研究

对铁路桥梁浅基础采用以可靠性理论为基础的概率极限状态设计方法进行了分析研究。讨论了浅基础极限承载力取极限承载力基本值加宽深修正值之和的模式；根据有关资料和可靠性原理推导了地基土极限状态条件下的宽深修正系数、地基土抗力变异性计算表达式及基于铁路桥梁设计标准图的可靠度校准计算方法，并通过大量计算分析，提出了铁路桥梁线基础的目标可靠度指标和地基土的抗力分项系数；其中还讨论了浅基础的换算抗力方法和荷载～抗     

考虑大件荷载的桥梁网络可靠度分析及路径优化研究

为研究大件运输车辆荷载对桥梁安全性能的影响,提出了一种基于支持向量机和改进灰狼算法的可靠度计算模型,并以此设计了考虑桥梁网络可靠度的大件运输路径优化方法。首先依托大件运输车辆荷载分布统计数据建立了大件运输车辆荷载-桥梁结构响应的机器学习算法映射模型,通过支持向量机拟合大件车辆荷载下的结构功能函数,其次采用融合指数型非线性收敛和柯西变异的改进灰狼算法对可靠度进行求解,计算了某35 m预应力钢筋混凝土T型梁桥在大件运输荷载下的时变可靠度,设计了考虑大件运输荷载下桥梁网络可靠度的路径优化方法。研究结果表明：支持向量机对大件车辆荷载下的桥梁结构响应拟合良好,平均相对误差仅为1.74%;考虑大件运输荷载下的桥梁时变可靠度曲线下降趋势更加明显,且越接近桥梁服役后期,可靠度指标退化速率越快;改进灰狼算法在对功能函数求解时收敛速度极快,寻优稳定性极高;考虑桥梁网络可靠度的路径优化方法可以准确选择当前大件运输荷载下可靠度较高的通行路径。     

基于数值模拟的沥青路面结构可靠度分析

以有限元分析软件ANSYS为工具,进行了沥青路面结构可靠度的分析与计算,讨论了几何建模、网格划分、失效概率的计算、随机输入输出变量的确定、各设计参数的变异性对于沥青路面结构可靠度的影响、设计参数的相关性等问题。并通过基于多层弹性层状体系应力计算程序对可靠度计算方法进行了检验。结果表明:模量的变异比厚度的变异对可靠度影响大,尤其以土基模量的变异性对可靠度影响最大;面层厚度的变异对于可靠度的影响也比较大。输入变量相关程度都比较低。有限元软件ANSYS计算沥青路面结构可靠度有足够的精度,且计算简便,可以作为路面结构可靠度领域的一种新的计算途径。     

大型跨海桥梁基础结构正常使用极限状态的可靠度分析

针对大型跨海桥梁基础结构正常使用极限状态的设计条件不同于一般桥梁的特点,对各类不同设计领域的设计分项系数、目标可靠度指标及风荷载系数进行了分析和比较;然后以JCSS模式规范为基础,通过可靠度计算的验算点法,经过多次试算,建议了目标可靠度指标分别为1.5、2.0和2.3的三级可靠度水平及相应的可变荷载频遇值系数和准永久值系数.通过实际的结构设计证明了建议值是合理的,且对于大型跨海桥梁基础结构的设计和安全评估具有重要意义.     

基于随机有限元的路基沉降可靠度研究

基于随机有限元理论,对路基沉降可靠度进行了研究。考虑输入参数的不确定性,采用蒙特卡洛直接抽样法(MC)、拉丁超立方抽样(LHS)、响应面-蒙特卡洛模拟方法(RSMC),分析了路基沉降可靠度,讨论了各种方法的计算效率和计算精度。算例结果显示:拉丁超立方抽样可靠度分析在保证蒙特卡洛直接抽样数值精度的同时,收敛速度较直接抽样法得到提高,可以减少抽样次数;响应面-蒙特卡洛模拟可靠度分析具有更高的计算效率,能够显著减少抽样次数,计算精度较高,因此响应面-蒙特卡洛模拟方法值得在路基沉降可靠度分析中推广采用;基于随机有限元的路基沉降可靠度计算能够为相关工程提供参考。     

基于支持向量回归的桥梁抗震动力可靠度计算

为了满足桥梁结构基于性能的抗震设计需求,提高桥梁抗震动力可靠度分析计算效率,提出一种基于支持向量回归(SVR)的桥梁抗震动力可靠度分析计算方法。该方法综合考虑了结构参数随机性和地震动激励随机性的影响。在ANSYS有限元分析软件中建立桥梁有限元数值分析模型,进行随机振动分析计算以确定结构在随机地震动激励作用下的响应功率谱;进而通过首次超越破坏准则得到桥梁结构在地震作用下的失效概率。采用均匀设计试验方法(UD)在结构参数样本空间选取合适的试验点,利用支持向量回归建立起结构参数与失效概率的对应关系式,再通过连续型随机变量的全概率公式得到结构在双重随机性下的失效概率。最后以一座主跨180 m的高墩大跨连续刚构桥为工程背景进行抗震可靠度分析计算,结果表明:采用UD-SVR方法拟合关于结构参数与失效概率的响应面函数进行可靠度分析计算,对复合随机系统的动力可靠度计算具有较高的效率,为复杂结构的抗震动力可靠度分析计算提供了一种新的思路。     

旧桥加固设计的可靠度反问题分析

将可靠度的反问题理论引入到桥梁加固设计中,通过可靠度的反问题分析,对给定可靠度指标的服役桥梁反求出其需要达到的抗力标准值,讨论了不同加固方案下桥梁后续服役期可靠度指标的变化。将该方法与一般的加固设计的结果做比较,结果表明采用该方法的计算结果较为合理,可以为服役桥梁的加固设计提供一个定量分析的指标。     

高速公路停车视距可靠性设计

针对高速公路的停车视距进行研究,在现行规范《公路路线设计规范》计算停车视距的基础上,考虑汽车实际的制动过程,将制动过程分为4个阶段:驾驶员的感觉反应阶段、制动系统的间隙消除阶段、制动力上升阶段以及完全制动阶段,改进停车视距计算模型;并引入可靠度理论,基于该模型构建视距可靠度功能函数,对"驾驶员反应时间、汽车运行速度、路面摩擦系数等"随机变量的随机性及其分布规律进行分析。采用一次二阶矩方法讨论现行规范的停车视距设计取值的安全可靠性,提出采用失效概率来描述行车视距的安全可靠性。根据《公路工程结构可靠度设计统一标准》,为满足高速公路对应安全等级的可靠度要求,计算在120,100,80 km/h共3种设计速度下的停车视距值,并结合实例验证计算结果具有较高安全性。研究结果表明:引入可靠度理论经改进后计算模型计算的停车视距值大于现行规范值,其安全可靠度也明显高于规范值,120,100,80 km/h速度下停车视距失效概率分别降低22.32%,13.2%, 18.9%;视距失效概率较大,表明视距设计不足,易引发交通事故,推行基于可靠度理论计算得到的停车视距值进行高速公路设计,可提高道路安全性。     

中国公路桥梁承载能力评定规程的可靠性水准

分析了我国公路桥梁承载能力评定规程的可靠性水准,明确了提高该规范可靠性水准的需求及方法;借鉴美国基于可靠性的规范的相关研究所采用的方法理论,推导出了计算规范隐含可靠度的公式,并采用该方法计算了我国现行公路桥梁设计规范的强度极限状态方程的隐含可靠度,计算的隐含可靠度值与规范规定的目标可靠度值较吻合;然后应用该方法,计算出了我国公路桥梁评定规范强度极限状态方程的隐含可靠度;最后,比较了中、美公路桥梁承载能力评定方法的可靠性水准、适用范围、评定基准期、目标可靠度、抗力模型及荷载模型,对我国公路桥梁承载能力评定规程的进一步完善有指导意义.另外,本文分析了美国统计桥梁历史失效概率的方法.     

基于蒙特卡罗模拟方法的快速路运行时间可靠度研究

运行时间可靠度作为一个非常重要的概率测度参数能有效地评价交通网络的动态特性。在对运行时间可靠度的概念界定的基础上，分析了快速路运行时间可靠度的影响因素。提出了运用蒙特卡罗模拟方法计算运行时间可靠度，即采用蒙特卡罗模拟方法随机的对快速路入口的交通需求变量进行抽样，根据得到的样本值确定路径出行时间，然后对此出行时间进行检查，如果超过了规定的阚值，则认为不可靠，否则可靠。并通过一个算例对该模型进行了验证。最后指出了运行时间可靠度这一概率参数的应用前景。     

公路桥梁钻孔灌注桩桩侧摩阻力可靠度计算

介绍公路桥梁钻孔灌注桩桩侧摩阻力承载力可靠度计算方法，确定了抗力概率分布类型，根据统计分析、事理的侧摩阻力参数，计算出各土层的可靠度值。     

基于强度的汽车零件可靠性设计

给出了基于强度的汽车零件可靠性设计的方法，用以计算汽车零件的可靠度和设计汽车零件的尺寸，并以拉杆和螺栓为例具体推导了可靠性计算与设计公式。     

车辆荷载和车道荷载对桥梁结构可靠度的影响

公路桥梁结构的整体计算采用车道荷载,结构的局部计算采用车辆荷载,车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加.将采用这2种荷载设计的结构进行可靠度对比,结果表明,按车辆荷载设计的结构满足正常使用功能的可靠度偏低,更容易发生损坏,这些损坏会影响到结构的正常使用.提出通过调整重型车辆通过桥梁时的交通行驶规则,增大结构按正常使用极限状态设计时车辆荷载的代表值,从而提高按车辆荷载设计的结构可靠度.     

沥青路面结构可靠度及优化方法研究

在进行沥青路面结构可靠度分析中,存在可靠度敏感性、设计变量相关性分析复杂和常用计算方法(蒙特卡罗法)模拟次数多的缺点,特别是在基于可靠度的优化分析中。采用有限元软件ANSYS完成敏感性和相关性分析以给可靠度计算提供依据,二次多项式序列响应面法计算沥青路面结构的可靠度,并结合遗传算法进行可靠度优化计算,计算结果表明了有限元法、响应面法和遗传算法在沥青路面结构可靠度优化分析方面的适用性和优越性。     

基于神经网络的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度研究（双语出版）

腐蚀与疲劳是影响斜拉桥钢箱梁服役可靠性的关键因素，为研究两者双重作用下斜拉桥钢箱梁服役期可靠度的衰退规律，开展了基于神经网络技术的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度分析。首先，通过疲劳强度与钢材强度的关系以及腐蚀引起的钢材抗力衰变，得到了钢材腐蚀疲劳抗力时变模型。然后，通过基于均匀设计法的神经网络技术和非线性有限元方法进行斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠度分析。采用均匀设计法得到影响结构可靠性的基本随机变量的设计样本点，基于ANSYS求解样本点处疲劳荷载作用下的钢箱梁应力幅，通过神经网络得到钢箱梁构件的应力幅函数显式表达式。在建立腐蚀疲劳抗力和疲劳荷载效应时变模型的基础上，构建了斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳时变可靠度的显式功能函数，基于FERUM程序采用JC法计算斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠指标。最后以苏通大桥为例，采用所提方法对钢箱梁局部连接细节服役期的腐蚀疲劳时变可靠度进行了计算，并进行了参数敏感性分析。结果表明：桥面板和U肋腐蚀疲劳可靠指标均随时间增加而减小，但桥面板腐蚀疲劳可靠指标衰退越来越快，而U肋腐蚀疲劳可靠指标则衰退越来越慢，桥面板腐蚀疲劳寿命不足100年。研究结果为斜拉桥钢箱梁服役期的运营维护提供了指导。     

基于可靠度的高速公路安全性评价方法研究

将可靠度理论应用于交通安全研究中,得到高速公路安全可靠度计算方法并建立路段可靠度预测模型。定义了高速公路安全可靠度的概念,给出了路段安全可靠度推导方法和可靠度预测模型建立方法。进行案例分析,研究沈大高速公路基本路段的事故数据,得出路段的安全可靠度计算公式;建立日安全可靠度预测模型;结合预测出的缺乏事故数据路段的日可靠度值,对所有路段进行安全排序。研究结果表明:用可靠度理论进行高速公路安全性分析具有一定的可行性和实用性。     

串联系统可靠性设计的一种实用算法

分析串联系统可靠性设计的特点，提出用中等相关表达系统各单元元件关系的精确计算串联系统可靠度的公式，推导出简化算法的相对误差公式，此公式可供检验运算结果的精度，并做出了串联系统在不同单元元件数量以及最弱单元元件可靠度不同时对阈值影响曲线图，并通过实例计算证明本文提出的方法运算简单快捷、精度高，适合实际工程运用。     

指标路面结构系统可靠性的初探

本文根据路面结构系统的特点，对不同设计指标的相关性，路面结构系统可靠度的定义及计算模式进行了初步探讨，并分析了建立路面结构系统可靠度与路面结构使用性能之间关系的可能性。     

车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索疲劳可靠度研究

鉴于我国《公路斜拉桥设计规范》未对部分斜拉桥拉索的允许应力值作具体规定，因此，为定量地研究车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索的疲劳可靠度，在分析斜拉索应力时程的基础上，依据等效疲劳损伤原理，对车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索疲劳可靠度进行了研究。通过假定结构疲劳寿命服从威布尔分布，推导出了疲劳可靠度公式和疲劳可靠指标β值，得到了运营车辆组成的模型车辆荷载频值谱，并以某部分斜拉桥为实例进行了验证。结果表明，部分斜拉桥设计中，拉索强度允许应力值是合理的，不会对拉索产生疲劳破坏，因此，可供其他桥梁疲劳设计或疲劳损伤验算时参考。