基于系统的沥青路面结构可靠度及优化研究

用响应面法分析沥青道路路面结构可靠度,利用遗传算法,研究单条道路的造价与可靠度的关系,建立回归模型。在此基础上,以系统可靠度为约束,系统总造价为目标函数,建立道路系统优化模型,求出各子道路路面结构的最优解。研究的结果对于道路系统规划具有重要意义,并可为其他生命线系统工程的优化提供指导。     

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。     

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。     

结构可靠度分析的混合法

介绍一种新的计算结构可靠度方法———混合分析法。该方法利用响应面法将极限状态方程近似表达为简单的多项式形式,有效地解决了FORM和SORM无法求解隐式极限状态方程的可靠度问题。另外,响应面法的使用还能有效地利用现有的确定性分析软件。通过引入有限元方法,混合分析法可适用于结构可靠度问题。通过使用重要抽样技术,提高了混合分析法的计算效率和计算精度。数值算例验证了混合分析法的应用、效率和精度。     

响应面法在沥青路面结构优化中的应用

基于Plackett-Burman多因素筛选设计方法确定响应面的待定系数,分析影响路面结构设计指标的关键因素,用最陡爬坡试验逼近关键因素的最大响应区域,应用响应面法以费用最低、弯沉和设计层层底最大拉应力最接近设计值为目标对路面结构各个参数进行优化,得到各路面结构参数的最佳取值。通过该方法与其他路面结构设计方法的特点综合比较,可知,响应面设计方法可在保证结构可靠性前提下实现对费用的优化,并且可操作性较遗传算法和均匀设计法简便。     

响应面法及其在桁架桥可靠度分析中的应用

对于已建成的公路桥梁来说,结构几何尺寸、材料、外部荷载等基本设计变量存在着不确定性.应用响应面法构造了桁架桥跨中挠度极限状态方程,计算了结构几何尺寸、材料、外部荷载等基本设计变量随机变化时,桁架桥在正常使用极限状态下的可靠度.分析表明,响应面法是桁架桥可靠度分析的有效方法.     

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。     

柔性路面结构可靠性设计原理及方法──上篇:柔性路面结构可靠度概念、计算原理及方法

柔性路面设计方法引入结构可靠度理论是柔性路面设计理论发展的必然趋势，该理论的引入是柔性路面结构设计方法的重大突破和飞跃．笔者结合近期从事该领域科研工作的实践，简要介绍了柔性路面结构可靠度设计原理及方法，上篇主要介绍可靠度的概念、原理及方法等．     

水泥混凝土路面结构模糊随机可靠度计设方法研究

我国水泥混凝土路面设计经历了3个发展阶段经验法、力学-经验法和可靠度设计法.由于荷载、环境作用和结构设计参数的随机性和模糊性,它们都将影响路面结构的可靠度水平.为了更好地发展现有路面设计理论,系统地分析了现有水泥混凝土路面设计规范,对路面结构可靠度进行了定义和讨论.采用模糊随机可靠度理论,对水泥混凝土路面结构可靠度设计方法进行了系统分析,研究提出了路面模糊随机可靠度的设计公式,讨论了各个设计变量的变异性,并结合具体设计提出了详细的步骤和思路.     

金华山软岩铁路隧道湿喷纤维混凝土支护结构可靠度分析

以赣州—龙岩铁路金华山软岩隧道湿喷纤维混凝土支护结构为研究对象［1,2］,由于湿喷纤维混凝土支护结构物理、力学参数和喷层厚度的离散性及混凝土强度破坏准则难以用支护材料参数显式表达,对该类隧道支护结构进行可靠度分析十分困难。采用响应面法计算湿喷纤维混凝土支护结构的可靠度方法,并给出了计算流程;其中围岩-支护结构的确定性分析采用非线性有限元法,可靠度分析采用二次响应面法。分析结果表明:金华山隧道湿喷纤维混凝土支护结构可靠度指标高,处于安全状态。     

对柔性路面可靠度选择的几点建议

本文以现行《公路柔性路面设计规范》为依据，综合国内外在路面设计中选取可靠度值的经验，提出柔性路面可靠度的选取方法和范围，为将来我国柔性路面设计规范纳入可靠度植提供参考意见。     

基于可靠度的水泥混凝土路面超载轴重研究

根据水泥混凝土路面设计规范中引入的最重轴载验算准则,编制了基于蒙特卡洛法的可靠度计算程序,计算不同最重轴载时路面结构的可靠度,绘制最重轴载对于路面可靠度的影响线,对基于可靠度的路面超载轴重的确定方法进行了探讨,认为根据不同路面结构参数及目标可靠度,可以确定相应路面的超载轴重;并研究了路面结构参数变化对于超载轴重的影响,其中混凝土板长、板厚、混凝土弯拉强度、模量,以及路面结构参数的变异性水平对于路面超载轴重影响较大。     

隧道可靠度随机有限元分析

对新奥法修建隧道的可靠度计算,本文提出隧道可靠度的随机有限元分析方法:采用连续介质模型,通过隧道监测资料,随机反分析围岩参数,然后通过响应面分析衬砌内力,最后计算隧道可靠度。     

钢筋混凝土柱式桥墩抗车撞可靠度分析研究

目前桥梁车撞以确定性指定事件分析居多,鲜有研究探讨车撞下桥墩的失效概率和可靠性,而制约其发展的主要原因是大样本下碰撞分析计算时的效率和精度问题。为此,探讨将简化分析模型与响应面、蒙特卡洛相结合的可靠度分析方法。首先,建立精细化的车辆撞击跨线桥梁模型,讨论了关键的混凝土本构参数取值问题,给出相应的修正方法。通过与全桥模型进行对比,研究不同简化桥梁结构分析模型的合理性,给出合理的简化桥梁结构分析模型,提高了计算效率。将建立的简化分析模型与响应面方法相结合,合理设置试验工况,通过精细化仿真分析建立车撞后桥墩剩余承载能力的响应面公式。采用建立的响应面作为替代模型,通过蒙特卡洛抽样方法对主要变量进行抽样,计算不同参数情况下的撞后剩余承载能力,基于撞后剩余承载能力的损伤指标,给出了不同损伤状态的失效概率和可靠度。研究结果表明：采用规范公式计算桥墩初始承载能力将会低估撞后桥墩损伤及相应的失效概率,偏于不安全;建立的响应面公式预测精度高,可作为车撞桥墩的替代模型,是一套完整、合理的车撞桥墩可靠度分析方法,可为柱式桥墩抗车撞可靠度设计提供参考。     

水泥混凝土路面结构模糊随机可靠度设计方法研究

我国水泥混凝土路面设计经历了3个发展阶段：经验法、力学一经验法和可靠度设计法。由于荷载、环境作用和结构设计参数的随机性和模糊性，它们都将影响路面结构的可靠度水平。为了更好地发展现有路面设计理论，系统地分析了现有水泥混凝土路面设计规范，对路面结构可靠度进行了定义和讨论。采用模糊随机可靠度理论，对水泥混凝土路面结构可靠度设计方法进行了系统分析，研究提出了路面模糊随机可靠度的设计公式，讨论了各个设计变量的变异性，并结合具体设计提出了详细的步骤和思路。     

车辆荷载下沥青路面动力响应随机特性及可靠性分析

为了研究车辆随机荷载作用下沥青路面的动力响应,建立了车辆随机振动模型和车辆随机激励下基层-面层双粘弹性沥青路面动力响应模型,并采用Fourier变换与小波变换相结合的新方法求得了路面随机响应解析解。根据实际车辆参数及道路参数,以路面不平度为初始激励,仿真得到了车辆随机荷载的功率谱密度函数和自相关函数,分析了沥青路面在车辆荷载下的随机动力响应特性,计算了沥青路面动力响应的主要数字特征函数,同时还对沥青路面随机动力响应进行了可靠性设计。结果表明:沥青路面动力响应的均值函数与路面等级无关,而自相关函数、功率谱密度函数及标准差均随着路面等级的下降而增加;采用提出的方法确定不同可靠度下不同等级沥青路面的动力响应值,可避免采用静载荷作为路面设计荷载的不合理性,为沥青路面的可靠性设计与分析提供参考。     

路面结构可靠性探讨

从路面结构的功能要求和损坏类型等特点出发，分析了路面结构与一般工程结构在可靠度定义、极限状态等基本概念上的差异；进而从参数时效性处理方法、目标可靠度确定方法、可靠性度量方式、计算精度要求以及可靠度验证性等方面讨论了路面结构可靠性的特点。     

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。     

基于响应面法的桥面结构可靠度近似计算

结合南城大桥工程背景,在利用大型有限元计算程序对桥面结构进行受力分析的基础上,应用响应面法的理论和方法对桥面结构的可靠度进行近似计算。