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     

连续梁桥悬臂施工整体稳定性逆可靠度分析

为了探讨随机逆可靠度计算理论在连续梁桥悬臂施工状态整体稳定性中的应用,采用1次2阶矩法(改进的验算点法)对其进行可靠性及相应的反问题分析,讨论连续梁桥悬臂施工倾覆稳定性的可靠性及相关反问题的数值计算结果,并对计算结果进行分析。计算结果表明:逆可靠度分析理论对桥梁设计参数的选取具有很好的实践指导作用和工程实用价值。     

结构四阶矩可靠度计算的分步迭代法

在结构四阶矩可靠度理论中，较为关键的一步是求解由最大熵原理确定的功能函数随机变量概率分布密度的待定参数，这需要求解由无穷积分表示的五元非线性方程组，解这种方程组较为有效的方法是线性迭代法，但计算中选择合适的初始点相当困难。因为找不到合的初始点而使计算不能收敛。本文提出一种可行的办法，圆满地解决了这一问题，从而为四阶矩可靠度方法的应用创造了条件。     

波形钢腹板PC梁桥施工期的可靠度分析

为分析波形钢腹板PC梁桥施工期可靠度指标,以西南地区某实桥为工程背景,基于现场施工荷载数据和荷载效应应变数据,结合有限元数值分析软件和现场统计数据,建立顶板-波形钢腹板剪力键的荷载效应概率模型,在此基础上,构建剪力键施工期的时变可靠度功能函数,采用一阶二次矩法计算3个关键截面施工期的可靠度指标。研究表明:波形钢腹板PC梁桥施工阶段局部应力最大位置出现在顶板-腹板的剪力键位置,各关键截面剪力键在施工期的可靠度指标均大于标准可靠度指标,具有一定的安全储备。     

非偏压与偏压条件下浅埋隧道围岩压力的极限分析

考虑非偏压和偏压2种情况,根据泰沙基法采用的破坏模式、《公路隧道设计规范》采用的破坏模式以及实际的工程经验,针对浅埋隧道构建了一种更接近于实际情况、更加合理的、新的破坏模式;采用极限分析上限法推导出这种新破坏模式下浅埋隧道围岩压力的理论公式,并把理论公式转化成一个求围岩压力最大值问题的计算模型;结合算例,利用Matlab软件,采用序列二次规划算法对计算模型进行优化求解,并把优化解与已有的研究成果及基于极限平衡法计算得到的结果进行对比分析.研究结果表明:针对浅埋隧道,基于这种新的破坏模式采用极限分析上限法所得到的结果与已有的研究成果及基于极限平衡法计算得到的结果基本一致.不仅说明了运用极限分析上限法来研究浅埋隧道围岩压力的可行性,也验证了浅埋非偏压隧道和浅埋偏压隧道新破坏模式的合理性.     

基于降维算法的车身可靠性优化

基于降维算法,以最小化车身质量作为优化目标,选取车身弯曲和扭转刚度功能函数可靠度作为约束条件,建立了一种新的车身可靠性优化模型。利用降维算法,建立了新的n个一维函数模型近似替代原功能函数,借助泰勒级数和统计矩理论,求解车身功能函数的前4阶矩信息,并通过4阶矩法,得到车身可靠度;通过基于改进自适应遗传算法的优化方法与可靠性评定,将该嵌套优化问题解耦为单层优化问题;优化每一迭代步,采用罚函数法来改进适应度函数。与传统可靠性优化方法相比,本文方法无需多重积分求解功能函数统计矩,无需迭代搜索最可能失效点,且可避免种群陷入局部最优的缺陷。数值算例结果表明:所提方法具有较高的计算精度和较好的适应性。     

宝鸡引水工程黄土高边坡稳定可靠性分析评析

运用可靠性分析方法,通过陕西省宝鸡峡引水工程总干渠左岸黄土高边坡稳定与滑塌两个算例,评析了蒙特卡洛法与概率矩点估计法的适用性。结果表明:两种方法在黄土高边坡的稳定性分析中都能较好地得到与实际状态相符的结果并可预测其潜在的风险大小;鉴于概率矩点估计法的计算效率高于蒙特卡洛法,建议在黄土高边坡稳定性分析中优先选用概率矩点估计法。     

基于二次响应面的震区边坡稳定性可靠度分析

本文在考虑边坡岩体参数非确定的基础上,基于二次响应面的边坡稳定可靠度分析方法,采用快速拉格朗日方法建立了震区岩质边坡稳定性可靠指标计算模型。结合湖南省对口支援四川理县灾后重建项目——理县至小金公路（理县段）路堑边坡,开展了震区边坡稳定性可靠度分析,计算结果表明：二次响应面计算次数远远少于传统蒙特卡洛方法,计算结果满足精度要求;通过对依托工程边坡动力数值模拟的可靠度分析表明,采用二次响应面法计算的可靠度指标Pf=6.861%,采用传统蒙特卡洛方法计算的可靠度指标Pf=5.117×10-2,计算精度较好;最大剪应变增量出现在坡体表面坡腰处,故选择该坡腰处作为边坡安全的控制点,其可靠度最小值为3.1左右,时间出现在16.5 s,可靠度满足设计要求,表明该处边坡整体稳定性较好。     

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。     

基于统一解的盾构隧道施工引起地下管线竖向位移计算

盾构隧道施工会对周围土体产生扰动,当土体沉降和变形过大时,会对邻近地下管线产生危害。采用统一土体移动模型解计算盾构隧道施工引起的土体自由位移场,通过能量方法建立变分控制方程,得到盾构隧道施工引起地下管线竖向位移的计算方法,将计算结果与刘晓强方法计算结果及实测数据进行对比,并分析土质条件、管线轴线埋深、管线材质等因素对管线竖向位移的影响。结果表明:与刘晓强方法相比,基于统一解的能量变分法计算结果与实测值更加吻合;双线盾构隧道施工引起的管线竖向位移在两隧道中轴线两侧呈不对称分布;不同土质条件对管线的竖向位移和沉降槽宽度有较大影响,而不同管线埋深、材质的影响较小。     

基于支持向量机的大跨度斜拉桥可靠度分析

针对大跨度斜拉桥可靠度分析时存在的功能函数不能显式表达的问题,采用支持向量机来逼近结构的功能函数,建立结构响应量与随机变量之间的映射关系,并在此基础上结合常规的可靠度分析方法,如一次二阶矩法(FORM)、二次二阶矩法(SORM)和Monte Carlo法等来计算结构的失效概率。对某大跨度斜拉桥可靠度分析的结果表明,支持向量机能很好地模拟结构的真实响应,用于可靠度分析具有较好的计算精度。     

隧道施工对地下管线的影响规律研究

城区地下空间管线交杂,既有管线下进行隧道建设时,既要考虑施工对地表及周边环境的影响,又要考虑对地下管线正常营运的影响,文中对地下管线不同直径、材料、埋深度管线与隧道的接近距离、岩土参数5个因素及其4种水平进行正交试验设计,利用ANSYS有限元软件建立管线、土体及隧道衬砌结构为一体的三维计算模型,通过模拟计算得到16组参数组合下地下管线的最大等效应力和最大等效竖直位移,通过分析这两个指标,得到城市浅埋暗挖法隧道施工对既有地下管线的影响规律.     

滑坡推力与目标可靠度之间的定量关系

把边坡稳定性分析的剩余推力法与可靠度分析的统计矩法相结合,建立了滑坡推力的概率分布模型,确定了滑坡推力与允许失效概率之间的定量关系,并对一边坡进行了实例分析。结果表明,文中计算方法与传统定值分析法得到的结果具有较好一致性,是可行和有效的。     

大跨径隧道二次衬砌优化分析

该文以广东省惠州到深圳高速公路牛湖山隧道工程实例为背景,运用FLAC软件建立数值计算模型对Ⅳ级围岩条件下的浅埋及深埋大跨径隧道二次衬砌进行数值模拟分析。依据JTG D70-2004《公路隧道设计规范》释放荷载分担比例,对不同的二次衬砌厚度进行了安全系数计算,求出了在不同二次衬砌厚度下的安全系数,并将所得结果与当前设计规范进行对比分析,得出了大跨径隧道二次衬砌结构的优化结果。     

浅埋软弱围岩隧道掌子面失稳破坏模式研究

将浅埋隧道掌子面稳定性问题简化为二维平面问题,构造了更符合实际工况的隧道掌子面破坏模式。在此基础上,采用极限分析上限法得到浅埋隧道掌子面支护反力的目标函数,并建立了优化变量约束条件。利用Matlab编制计算程序进行优化求解,通过算例得到了不同边界条件下维持浅埋隧道掌子面稳定所需支护反力系数,解释了浅埋隧道掌子面失稳机理,并分析了影响掌子面失稳的主要因素。     

氯盐环境下大型混凝土桥梁构件耐久性可靠度分析

为保障工程结构耐久性,先需对构件退化过程进行分析与评价。对于氯盐环境中的大型混凝土构件,其几何外形较为复杂,采用二维氯离子扩散分析方法才能得到更为合理的结果;同时采用可靠度法方法进行评价,以充分考虑分析中涉及的不确定性因素。建立氯盐环境下大型混凝土桥梁构件耐久性可靠度分析框架,以Fick第二定律描述氯离子扩散过程,并通过有限元方法进行求解,在此基础上采用响应面方法进行可靠度分析。通过MATLAB编制了相关程序,并进行了实例计算,为大跨度桥梁的退化分析、运营管理、寿命预测等工作提供借鉴。     

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。     

刚架结构体系可靠度的一般算法

通过对不同刚架结构体系的分析模型及其失效模式的分析,运用结构体系可靠度计算的窄界限法和PNET法,对刚架结构体系可靠度计算的一般方法进行比较、分析和讨论,并用实例进行验证。     

任意分布参数的拉杆可靠性优化设计

讨论了随机参数服从任意分布时拉杆的可靠性优化设计问题。在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下，应用随机摄动法和Edgeworth级数方法对拉杆进行可靠性优化设计，通过计算机程序可以实现随机参数服从非正态分布的拉杆可靠性优化设计，迅速准确地得到了拉杆的可靠性优化设计信息。     

浅埋暗挖隧道地表沉陷规律分析及控制措施研究

青岛市城阳区某隧道为交叉中隔墙法开挖的浅埋暗挖隧道,隧道周边环境复杂。为了研究浅埋暗挖隧道地表沉陷规律,保证施工过程中既有桥梁、给水管和通讯管线的正常运营和使用。对隧道地表、拱顶、围岩压力等参数进行了实时监测,得到了支护和围岩的动态信息。并基于监测数据利用MIDAS软件建立了有限元模型,研究了隧道性状和土体变形特征在不同施工参数下的变化规律。将现场监测数据与数值模拟计算值进行对比,两种方式得到的数据吻合度高。隧道的平移近、拱顶下沉、地表沉降、拱腰压力、拱底压力和拱顶压力等参数临近控制值。针对上述结果,提出了优化开挖顺序、控制进尺长度和加强超前支护等施工控制措施,据后期的监测数据反馈情况证明了施工措施的有效性。