大跨度斜拉桥主塔可靠度分析

一次可靠度方法(FORM)是目前最常用和高效的可靠度分析方法,其分析过程需计算结构响应的梯度。有限元可靠度方法通过直接微分的方法(Direct DifferentiationMethod,简称DDM)以获得结构的响应梯度,是一种精确、高效的可靠度分析方法,对大型复杂结构的可靠度分析具有优势。为进一步提高FORM分析的精度,可通过二次可靠度方法(SORM)或重要抽样法(ISM)来提高计算的精度。对某大跨度斜拉桥的主塔的静力可靠度和敏感性的分析结果表明,该桥的主塔是足够安全的;主塔可靠度指标β对主塔的抗弯承载能力的均值和标准差最敏感。     

高烈度地震区抗滑桩锚固深度可靠度分析

在高烈度地震区,地震作用对抗滑桩的影响并没有引起人们的足够重视,这将大大降低工程运行可靠度。针对地震区抗滑桩设计,对影响锚固深度的容许侧应力进行地震角修正,建立地震作用下的抗滑桩侧应力计算模型,确定承载能力极限状态下的侧应力功能函数,把桩周岩土介质参数、桩体结构强度和地震作用等作为随机变量,采用一次二阶矩法,进行可靠性指标计算。通过工程实例,得出在一定锚固深度下,岩土参数变异性、考虑和不考虑地震作用条件下对抗滑桩可靠度的影响,获得高烈度地震区抗滑桩设计中的锚固深度取值标准,并提出抗滑桩设计以可靠度法设计指导定值法设计的新思路。     

超大跨度斜拉桥静力可靠度分析

基于有限元可靠度法,研究了超大跨度斜拉桥正常使用状态下的静力可靠度问题;对某超大跨度斜拉桥的静力可靠度分析结果表明有限元可靠度法是求解大跨度斜拉桥可靠度问题的有效方法,几何非线性对斜拉桥可靠度指标的影响不可忽略。     

基于支持向量机的高墩大跨桥梁体系可靠度计算

为解决高墩大跨桥梁结构体系可靠度求解过程中失效模式复杂、极限状态方程无法显式表达等问题,提出一种基于支持向量机(SVM)分类技术的体系可靠度计算方法.该方法采用拉丁超立方抽样法产生样本库,通过重复筛选构造一个精确的SVM分类器函数(而不是构造功能函数本身的响应面函数),然后采用蒙特卡罗法进行数值模拟计算体系失效概率.以济邵高速公路逢石河特大桥为例验证了采用该方法计算高墩大跨桥梁体系可靠度的实用性,计算结果表明该桥体系可靠度满足设计要求.     

汽车零件可靠性设计的二阶矩法

本文提出的汽车零件可靠性设计的二阶矩法是一种实用方法。应用二阶矩法，依据随机变量的一阶和二阶函数，可以量汽车零件零件的可靠性；依据随机变量的概率分布，可以确定汽车零件的可靠度。     

基于FOA-SVR响应面法的斜拉索可靠度分析方法

为更高效、智能地分析斜拉索的可靠度,结合果蝇优化算法(FOA)和支持向量回归(SVR)提出FOA-SVR响应面法,用于拟合斜拉索的隐式非线性功能函数,并提出关联系数以提高算法的寻优能力和智能性,同时提出PQN法以快速求解可靠指标,得到基于FOA-SVR响应面法的斜拉索可靠度分析方法。结合算例将该方法与传统方法进行对比验证,该方法的精度较高,总体运算效率可提升92%。采用该方法对某独塔斜拉桥斜拉索进行可靠度分析,结果表明：该方法在斜拉索可靠度分析中具有良好的适用性,平均运算效率提高90%,同时人工调试量少,对不同斜拉索通用性强,智能化程度高;独塔斜拉桥在汽车荷载右跨满布时,右跨最长索可靠度最低,但右跨其余斜拉索可靠度相较左跨对称斜拉索更高;对于右跨最长索的可靠指标,影响程度较大的随机变量依次为斜拉索的强度、弹性模量和截面面积。     

工程结构可靠度分析方法研究

现有的结构可靠度分析方法较多 ,文中对其进行了分类概括和评述 ,介绍了一次二阶矩法、二次二阶矩法、二次四阶矩法、蒙特卡罗法、响应面法和随机有限元法的特点和研究进展     

基于PDS模块技术的钢筋混凝土拱桥可靠度计算

运用ANSYS中的概率设计模块(PDS)技术,将蒙特卡罗法(MC)和响应面法(RSM)结合起来,针对无法列出极限状态方程的在役钢筋混凝土拱桥建立了有限元模型,并进行了可靠度分析.根据钢筋混凝土拱桥的实测资料,选取对结构可靠度影响大的随机变量作为输入参数,将拱桥的结构响应编写为ANSYS的APDL语言,建立可靠度计算的参数化模型.利用ANSYS中的PDS模块技术拟合结构的响应面方程,对拟合的响应面函数进行2 000次抽样,得到函数的统计参数.然后根据JC法的计算原理,用Matlab编程计算出拱桥上部结构的可靠指标.并根据钢筋混凝土拱桥的结构特点,将主拱圈、拱上立柱和桥面板作为串联体系进行系统可靠性分析,选取构件的最低可靠指标作为整个体系的可靠指标.最后探讨了随机变量对拱桥可靠度的灵敏度影响程度,得到拱圈、拱上立柱和桥面板3个构件中随机变量对功能函数的影响大小.     

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。     

基于神经网络算法的大跨径斜拉桥随机地震效应主梁动力可靠度研究

为解决大跨径斜拉桥在随机地震作用下动力可靠度计算费时费力的问题,基于首次超越准则,构建了考虑地震随机性和结构本身参数随机性的双重随机功能函数,提出了使用神经网络算法获取结构内力响应均方根并使用线性规划优化方法求解最小可靠度的方法,并以某大跨径斜拉桥为算例进行了算法验证.计算结果表明:相比于传统的响应面法,基于神经网络算...     

基于混合算法的大跨度斜拉桥可靠度评估

为研究大跨度顸应力混凝土(PC)斜拉桥的可靠度评估问题,提出了适用于大跨度PC斜拉桥这类复杂结构可靠性分析的混合算法.该方法综合运用了有限元分析(FEA)、径向基函数(RBF)神经网络、遗传算法(GA)和Monte Carlo重要抽样(MCIS)方法,并对算法中的关键步骤(RBF神经网络的初始样本点设计方法、MCIS的抽样中心点位置等)进行了改进,使结构分析模块与可靠度计算模块智能结合.利用数值算例的可靠度分析对该算法的有效性进行了验证.最后,以一座主跨为420 m的双塔PC斜拉桥为工程背景,进行了正常使用极限状态下的可靠度分析.参数分析表明:在汽车荷载作用下,该斜拉桥的主梁跨中位移超限失效概率比最长斜拉索强度失效概率高;汽车荷载的均值和标准差是影响斜拉桥可靠度的重要因素;随着汽车荷载均值系数的增大,主梁跨中位移超限失效的可靠指标下降的趋势较为显著.     

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。     

用响应面法分析装配式公路钢桥的平面结构系统可靠度

对复杂结构进行可靠性分析时,利用传统的结构可靠性分析方法可能会遇到困难,但应用响应面法可以有效地解决问题。本文利用响应面法和有限元程序ANSYS对装配式公路钢桥主桁架的挠度、弯曲应力和压杆失稳进行了可靠度分析,得到各种结构行为下极限状态功能函数的近似表达式,从而求出相应的可靠指标。通过分析计算表明,响应面法是装配式公路钢桥平面结构可靠度分析的有效方法。     

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。     

一次二阶矩法及其在边坡可靠性分析中的应用

以极限平衡理论和传统的安全系数方法为基础,运用一次二阶矩法建立边坡可靠性分析的极限状态功能函数,对边坡的稳定性进行了可靠性分析,探讨了随机土性变量内聚力、内摩擦角和容重的均值及其变异系数对其可靠指标的影响。结果表明,内摩擦角的变异性对可靠指标的影响大于内聚力变异性的影响,可靠指标对内摩擦角的变化更为敏感,变量之间的相关性对可靠指标的影响很小。在岩土工程中,岩土介质的变异性很大,因而采用定值安全系数与可靠指标结合进行边坡稳定性评价的方法将更为准确合理。     

路基结构的可靠性分析

文中对路基结构以弹性半空间地基板模型进行了可靠性分析。考虑地基、板、载荷的变异性较大参数的随机性,应用一次二阶矩法对问题进行了可靠性研究,分析了随机参数变异性对可靠指标β值及失效概率的影响,得出了有益的结论。     

基于响应面法的大跨径斜拉桥静力参数敏感性分析

为了研究各设计参数对大跨度斜拉桥结构响应的影响程度,采用响应面法(RSM)构建结构响应与设计参数之间的显式响应方程,对大跨度斜拉桥进行参数敏感性分析。以某大跨径斜拉桥为研究对象,采用ANSYS有限元程序建立有限元模型,模型中考虑了拉索弹模、拉索索力、主梁刚度、主梁体积重量、桥塔刚度及桥塔体积重量6个主要设计参数,通过显式响应方程求解各设计参数对结构响应的敏感因子,掌握大跨度斜拉桥结构内力、变形及拉索索力随着设计参数改变的变化趋势。并首次提出根据敏感百分比的大小将结构设计参数分为4个重要性等级,定量区分各设计参数对结构响应的影响程度。结果表明:同一设计参数对不同结构响应的影响程度是不一致的,不能笼统的认为某一设计参数是否重要,采用响应面法对大跨径斜拉桥进行参数敏感性分析切实可行。     

桥梁结构对风反应的可靠度

大跨度桥梁的合适桥型－斜拉桥，其柔性较大，对风作用敏感，对风反应往往成为控制设计的因素，因此，正确评价抗风设计的可靠度是非常重要的。本文综述了目前一些国家桥梁抗风设计中的关可靠度规定和建议，并阐述了基于概率论的一次二阶矩的抗风设计。     

基于混合模拟法的连续刚构桥静力可靠度分析

为对大跨连续刚构桥在多维随机因素作用下的安全性进行有效评估,将Monte-Carlo法与响应面法相结合,建立基于混合模拟法的结构可靠度分析方法。该方法首先利用MonteCarlo法对结构进行若干次循环分析,以此计算出各随机变量的可靠性灵敏度因子,再将灵敏度较高的输入变量继续作为随机变量,利用响应面法拟合出结构的功能函数,最后利用Monte-Carlo法求解出显式化功能函数的可靠指标。采用混合模拟法与概率网络估算法相结合计算承载能力极限状态下连续刚构桥的可靠度,以广西百色市江坝右江特大桥为例进行分析,结果表明,承载能力极限状态下,中跨跨中截面抗弯失效模式是该桥上部结构静力体系可靠度的控制失效模式。     

基于中美规范设计的预应力混凝土连续梁桥确定性及可靠性对比分析

针对采用中国规范(JTG D60-2004和JTG D62-2004)和美国规范(AASHTO LRFD 2007)设计的预应力混凝土连续梁桥进行确定性及可靠度分析。确定性分析表明:按中国规范计算的作用效应组合和正截面抗弯承载能力均比美国规范计算结果小。可靠度分析中,两国规范均采用荷载与抗力系数设计法,分别取荷载和抗力为随机变量,采用一次二阶矩法计算功能函数的可靠指标。可靠性分析结果表明:从总体上来说,按中国规范计算的可靠指标比按美国规范计算结果小。综合确定性分析和可靠性分析得到,按中国规范设计的预应力混凝土连续梁桥相对美国规范略显保守。