结构动力抗震可靠度理论的研究进展

从状态变量模型、基本变量模型和实用简化模型3个方面,对结构动力抗震可靠度理论的研究进展系统地进行了总结与评述.针对状态变量模型,结合随机振动理论,将随机振动分析方法分为两类:第1类是面向数字特征的方法,主要解决结构的随机反应从基本随机变量空间到状态变量空间的统计矩演化问题;第2类是面向概率密度的方法,主要解决结构的随机反应从基本随机变量空间到状态变量空间的概率密度演化问题.分别评述了两类方法中的代表性方法:等价线性化方法和概率密度演化方法.针对基本变量模型,分别总结了考虑系统参数随机性的结构动力抗震可靠度分析方法,以及将动力可靠度问题转化为静力可靠度问题的理论和方法,对近年来提出的尾部等效线性化方法、子集模拟法、等价极值法等进行了对比分析.针对实用简化模型,总结评述了3种方法:基于随机地震动模拟-确定性时程分析的直接方法、基于一致危险性反应谱和等效非线性体系的简化方法、基于可靠度简化解析表达式与数值模拟的半解析方法.最后,对新近提出的结构整体抗震可靠度理论及其存在的问题进行了归纳分析,并从地震作用的输入模型、主要失效模式的搜索、结构的破坏准则、结构失效模式的多重性、结构的整体极限状态方程等方面给出了研究建议.      

土工参数相关范围及相关距离的计算方法

土工参数具有空间变异性，描述这种空间变异性较好的方法是Vanmarcke提出的随机杨理论；本文根据一维平衡高斯随机场理论。讨论了方差折减系数、相关距离等概念。归纳了相关范围和相关距离的计算方法，并提出了计算δ的AR（P）自回归模拟方法。实例计算表明，计算结果和其他方法的计算结果相近。     

非等桩径荤素桩组合咬合桩受力计算模型研究

针对咬合桩等效成地下连续墙的理论计算模型中的不足,本研究考虑钻孔咬合桩中荤素桩之间桩径相对大小的影响及素混凝土桩的刚度折减效应,推导出修正后的等效刚度的咬合桩受力与形变理论计算模型.依托深圳市城市轨道交通12号线太子湾站主体围护结构咬合桩工程,采用Midas/GTS NX有限元软件建立了数值模拟,分析了基坑开挖全过程围...     

小样本下基于代理模型隧道锚喷衬砌稳定可靠度求解

深部隧道工程结构极限状态方程高度非线性隐式特征及基本随机参数信息获取困难,导致在进行深部隧道工程可靠度计算时诸如一次二阶矩法和二次二阶矩法等基于概率论的常规可靠度计算方法应用困难。通过少量的样本可大致确定参数的区间分布范围,进而建立隧道超椭球凸集模型。在参数的分布区间内采用拉丁超立方试验获得有限虚拟样本点,通过Kriging代理模型拟合隧道锚喷支护结构的功能函数。最后,根据所建立的超椭球凸集模型将Kriging代理功能函数变换到标准正态空间内,即可运用蒙特卡洛方法计算失效概率和可靠度指标。通过分析某隧道工程锚喷衬砌结构的稳定可靠度,展示了该方法的应用前景。     

考虑地震强度空间变异性的地铁系统连通可靠性分析

考虑地震强度的空间变异性，本文提出一种以震后通行能力为目标的地震作用下地铁系统连通可靠性评价方法。首先，根据历史地震资料和地震烈度衰减关系，开展目标区域地震危险性分析，生成具有空间变异性的地震动峰值加速度场；其次，采用图论建模方法构建地铁网络拓扑模型，并将地震动场输入网络；再次，结合结构地震易损性模型计算地铁车站、区间隧道的地震失效概率，并模拟地铁网络的震后状态；最后，引入有效连通的概念建立了3种指标：网络连通可靠度、车站连通可靠度和运营线路故障率，基于Monte Carlo模拟方法从不同角度对地铁系统的抗震连通可靠性进行分析。基于上述流程以北京市城六区地铁系统为例进行抗震连通可靠性分析。结果表明：地震强度的空间变异性对系统连通可靠度的影响显著；在50年超越概率为10%的地震作用下该地铁系统中88%的车站之间能够实现有效连通；运营线路之间相互交错形成闭环能有效提高系统的连通可靠度。     

可靠度理论在公路沥青路面设计中应用的探讨

主要介绍了以可靠度理论为基础的概率极限状态设计法作为沥青路面结构设计的原则,阐述了路面结构可靠度设计指标的概率分布及统计参数的变异性分析;并分析沥青路面结构可靠度设计计算方法.     

可靠度理论在公路沥青路面设计中应用的探讨

主要介绍了以可靠度理论为基础的概率极限状态设计法作为沥青路面结构设计的原则，阐述了路面结构可靠度设计指标的概率分布及统计参数的变异性分析；并分析沥青路面结构可靠度设计计算方法。     

土性相关距离的计算方法

土性指标具有空间变异性,描述这种空间变异性较好的方法是Vanmarcke提出的随机场理论。相关距离是随机场理论应用于实际工程可靠度分析的一个重要参数。根据一维平稳高斯随机场理论对土性参数相关距离的计算方法进行了研究和归纳,提出了利用Grubbs方法对在土层相关距离的计算结果中出现的与均值偏离很大的可疑数据进行取舍,从而提高了计算出的相关距离数据的可靠性,保证了在岩土工程应用随机场理论计算可靠度时的结果更加精确。     

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。     

基于固有可靠度和使用可靠度的干线协调效果评价

为缓解交通拥堵状况,许多城市实施了干线协调控制方法,但该方法缺乏合理有效的论证与评价,导致效果不佳。基于产品工作可靠性理论引入了固有可靠度与使用可靠度的基本概念,量化了行驶速度、交通流量、停车次数和绿波带宽表征参数,提出了固有可靠度和使用可靠度的评价隶属函数;基于此,分别建立了固有可靠度评价模型和使用可靠度评价模型,并构建干线协调可靠性综合评价体系;研究了干线协调控制实施前后的固有可靠性与使用可靠性;依托济南市烟台路实测数据,验证了该评价方法的实用性与科学性。     

混凝土抗震框架变形能力弹塑性可靠度敏度分析

采用杆系 层模型,将改进的计算结构静力可靠度的JC法与Wilson θ法相结合,建立了钢筋混凝土抗震框架侧向变形能力弹塑性时程可靠度算法,并用此算法对影响钢筋混凝土抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的结构参数随机变量进行了敏度分析.结果表明,所有结构参数中,混凝土弹性模量和梁、柱截面尺寸的变异性对钢筋混凝土抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的影响最大;对于同一结构参数,其变异性对抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的影响在整个地震动过程中随时间变化.     

边坡稳定性联合评价方法

借助MATLAB优化工具箱,考虑土性参数变异性影响,采用二次多项式序列响应面法求解边坡可靠指标和对应的安全系数,并用可靠指标对应的失效概率对安全系数进行折减计算,采用可靠指标与折减概率安全系数联合评价方法对边坡稳定性进行综合评价,将计算结果和滑裂面图示与传统定值方法和二元指标方法的中值安全系数折减法进行对比分析。对比结果表明:在土性参数变异性较大时,即便传统定值方法计算出的安全系数明显大于1,也会存在较大失稳风险;但该方法利用失效概率对安全系数进行折减的过程,实质是提取安全系数中可信部分的过程,剔除了其中由于忽略不确定性因素而放大边坡稳定性的成分,从而保证了评价结论的可靠性。     

基于可靠度分析的树根桩承载能力安全性评估——以某隧道软弱围岩基底加固工程为例

树根桩承载能力的计算通常采用确定性安全系数法,计算过程中未能考虑材料、几何特性的随机性.鉴于此,为了更加科学合理地评估树根桩承载能力的安全性,利用可靠度反分析方法,对某隧道工程中影响安全系数的主要因素进行参数敏感性分析.研究结果表明:(1)考虑了参数随机性的可靠度模型安全系数计算结果小于确定性安全系数法的计算结果,树根...     

基于蒙特卡罗法的抗拔桩可靠度指标分析

运用蒙特卡罗法,并结合工程实例,对抗拔桩可靠度指标进行分析.计算表明:考虑场地承载力不定性较未考虑时桩更趋于安全,不考虑场地承载力不定性时可靠度指标对计算模式和桩侧摩阻力折减系数的均值和变异系数均敏感,荷载变异系数对可靠度指标有较大影响.此外,得出可靠度指标较安全系数更能符合抗拔桩的客观实际.     

微型群桩在弹性范围内的折减系数研究

采用ANSYS有限元程序建模方法,主要对弹性范围内的微型桩进行模拟,选取单桩、两桩、6桩和9桩计算在不同桩距（2d、3d、4d、5d）、不同桩长下的桩基沉降,得出折减系数。模拟研究认为：无论桩的长短,随着桩距的增大,群桩折减系数都在减小;桩距不变时,桩长相等的群桩,桩数的变化基本不引起群桩折减系数的变化。     

基于有限元仿真分析的石方路段波形梁护栏性能研究

通过对常用的两种石方路段波形梁护栏:钻孔打入法和混凝土基础法,进行有限元模拟分析,选取护栏最大横向动态变形值,等效应力,等效应变等指标进行对比分析,发现钻孔打入法较混凝土基础法有着更好的阻挡性能、力学性能,并且钻孔打入法兼具施工简便,效率高,工程造价低等优点。因此在工程应用中,建议石方段波形梁护栏采用钻孔打入法。     

桩土相互作用对大跨连续刚构桥动力特性的影响

以一座大跨连续刚构桥为例,采用大型有限元分析软件midas/civil建立了全桥离散有限元模型,分别比较了全桥在承台底固结、等效土弹簧和等效嵌固3种不同边界条件下的动力特性。计算结果表明:桩土相互作用对大跨连续刚构桥的振型顺序和振型状态影响不大,但对频率影响较大。忽略桩土相互作用会使计算频率偏大,桩土相互作用对第2阶振型频率影响最大。采用适当深度的等效嵌固桩径可以模拟桩土相互作用。进行全桥动力特性分析时,不建议采用承台底固结简化模拟,建议采用土弹簧法来模拟桩土相互作用,以获取更为精确的动力特性计算结果。     

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.     

基于蒙特卡罗法的抗拔桩可靠度指标分析

运用蒙特卡罗法，并结合工程实例，对抗拔桩可靠度指标进行分析。计算表明：考虑场地承载力不定性较未考虑时桩更趋于安全，不考虑场地承载力不定性时可靠度指标对计算模式和桩侧摩阻力折减系数的均值和变异系数均敏感，荷载变异系数对可靠度指标有较大影响，此外，得出可靠度指标较安全系数更能符合抗拔桩的客观实际。     

噪声符合高斯分布的曲面图像分割

针对噪声符合高斯分布的曲面图像分割问题,提出了一种基于变分水平集方法的隐式曲面上噪声符合高斯分布的图像分割模型。为定义隐式曲面上图像区域划分的动态轮廓线,引入另一个动态水平集函数,其零水平集与隐式曲面的交线即为曲面上区域划分的轮廓线。该模型采用N个水平集函数划分2^N个区域的区域竞争策略。通过变分方法得到图像分割空间轮廓线演化的梯度降方程。通过显式差分格式对演化方程进行离散。实验结果表明,该模型对曲面上噪声符合高斯分布的图像具有良好的分割效果,并且在图像分割的同时能够完全保持曲面固有的几何特征。