基于迭代序列响应面的桥梁体系承载力可靠度评估

运用迭代序列响应面法和非线件有限元法,对桥梁结构承载能力体系进行可靠度评估.对大桥结构进行概率灵敏度分析,获得影响桥梁结构极限承载力的主要结构参数.应用实验设计方法得到输入参数值(桥梁荷载和体系状态),将桥梁极限承载力作为响应面的输出参数,按照迭代序列响应而法得到桥梁体系极限承载力的回归方程,再与荷载共同组成桥梁体系承载力的极限状态方程;使用该极限状态方程和改进的一次二阶矩法,计算桥梁体系的失效概率与验箅点,利用验算点求得新的展开点进行迭代计算,最终得到桥梁体系承载力的可靠度.应用该方法对九江长江大桥进行体系承载力可靠度评估的结果表明:经2次响应面迭代计算得到的响应面拟合精度达0.61%;九江长江大桥3大拱在中跨满载和边跨满载时的体系承载能力可靠度分别为5.75与5.90,均在正常范围内.     

无砟轨道不平顺对行车安全性影响的可靠性分析

轨道不平顺的状态控制分析是保证高速铁路行车安全性的核心问题之一。从轮轨动力学角度建立行车安全性的极限状态方程,将轨道不平顺作为系统输入量、轮轨力作为输出量,采用响应面与轮轨动力学相结合的方法进行极限状态方程显示化求解。利用二次多项式响应面作为响应函数、中心复合选点法以及一次二阶矩法进行行车安全性的可靠性及失效概率的计算。通过实测轨道不平顺数据以及蒙特卡洛法进行实例分析与验证,结果表明:采用响应面与轮轨动力学相结合的方法可以有效地实现行车安全性状态的可靠性评估,且现有的轨道不平顺状态可以保证列车的安全运行。建议将概率分析因素纳入结构设计及日常线路维修中。     

钢管混凝土拱桥稳定极限承载力的线弹性迭代方法

利用单一组合材料线弹性梁单元建立钢管混凝土拱桥稳定极限承载力计算的有限元分析模型,并以压弯稳定承载力相关方程为基础,通过全面试验法和回归分析方法建立具有广泛适用性的钢管混凝土构件压弯稳定分析的齐次广义屈服函数。结合弹性模量缩减法,研究用于钢管混凝土拱桥稳定极限承载力计算的线弹性迭代方法。通过与试验结果及不同数值方法计算结果的对比分析表明:建立的齐次广义屈服函数能够克服传统广义屈服函数容易受荷载初始值影响的缺陷;通过弹性模量缩减法调整弹性模量实现结构内力重分布,利用线弹性迭代方法计算结构的极限承载力,克服了增量非线性有限元法的局限性,能够取得更高的计算精度和效率;钢管混凝土拱桥规范建议的稳定系数表达式具有良好的稳定性与适用性。     

基于径向基核函数逼近的河岸山坡失稳概率分析

分析了基于极限平衡模式下河岸山坡结构功能函数的高度非线性隐式特征及其在可靠度计算中的困难.利用径向基核函数的模拟能力和低维转入高维的映射方法,导出了基于核函数的高度非线性隐式函数的显式近似表达式,并进一步研究了逐步迭代的精确逼近算法.在此基础上,提出了河岸山坡失稳概率的可靠度指标分析方法.利用该方法研究了某河岸山体失稳...     

中强度预应力HR钢棒在混凝土中的锚固试验及可靠度分析

针对中强度预应力HR钢棒在混凝土中的黏结锚固性能,通过68个锚固构件的拉拔试验,系统研究了混凝土强度、锚固长度、相对保护层厚度、劈裂面配箍率等因素对黏结锚固性能的影响,通过回归分析得出中强度预应力HR钢棒在混凝土中的极限黏结强度计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.基于黏结锚固试验,采用一次二阶矩理论的中心点法进行了锚固极限状态的可靠度分析,提出满足可靠度要求的中强度预应力HR钢棒锚固长度的计算公式.     

铁路路基本体结构极限状态设计方法研究

极限状态设计方法是工程结构设计方法发展的必然趋势,它基于概率统计论以可靠指标β和失效概率Ff,考虑计算参数的均值同时也考虑了各参数的概率分布特征,不同于以往以容许应力为基础的安全系数设计方法。针对铁路路基本体的结构特点,从概率统计的原理出发,对铁路路基极限状态设计方法进行综合性分析研究,提出以基床表层变形控制的铁路路基基床极限状态设计方法和以瑞典条分法为功能函数铁路路基边坡极限状态设计方法,并利用分离函数建立铁路路基边坡实用设计表达式。     

金属结构疲劳整体可靠性分析方法

实际工程中的大型金属结构往往是一个由多个构件组成的结构系统,对其构件进行疲劳可靠性分析应从整个系统角度考虑。用基本随机变量表达来自系统中各个构件的不确定因素,如材料、几何、载荷等;针对随机结构构件的疲劳可靠性问题,提出建立在改进的一次二阶矩法和有限元法基础上的估算方法;由于改进的一次二阶矩法求解构件疲劳可靠度时,功能函数不能表达为基本随机变量的显式函数,故采用数值方法和对有限元求偏导的方法,进而获得功能函数的偏导。     

一次二阶矩法的工程应用中的改进

本文从可靠指标β的几何意义入手，探讨了一次二阶矩法的改进途径，提出了具有普遍适用意义的计算公式和步骤，分析计算表明了改进方法的可靠性和精确性。     

用于线性极限状态方程求失效概率的简易积分法

利用线性极限状态方程的特殊性，通过计算状态函数Z在区间［-∞，0］上各子区间的概率，再求和得到结构失效概率，可解决一些包含非常规分布设计变量的状态方程失效概率的计算问题。     

基于矩法的CRTSⅡ型轨道板横向抗弯承载力时变可靠度研究

建立列车荷载与环境共同作用下轨道板横向抗弯承载力极限状态函数,利用该极限状态函数,提出基于矩法的CRTSⅡ型轨道板横向抗弯承载力时变可靠度分析方法。算例假定轨道板处于3种不同侵蚀环境中(低速退化、中等退化和严重退化)。分析结果表明:矩法易与结构有限元分析技术结合,方便用于具有隐式功能函数的无砟轨道结构可靠度分析;与蒙特卡洛方法相比,在计算结果几乎相同的情况下,提高了计算效率。时变可靠度分析结果同时表明:当轨道板处于中等或严重退化环境中时,其横向抗弯承载力可靠度会低于规范限值。本文研究结果对无砟轨道的使用寿命预测和维修养护有一定的参考意义。     

铁路隧道钢筋混凝土衬砌结构可靠度分析

研究目的:针对现行《铁路隧道设计规范》中钢筋混凝土构件极限状态方程存在的不足,本文细分钢筋混凝土衬砌中钢筋的各种受力状态,并寻求更精确适用的功能函数及可靠度计算方法,为按可靠度理论修订《铁路隧道设计规范》提供参考。研究结论:(1)基于荷载-结构法模型,通过调研分析得出钢筋受力状态判断的界定方程,建立了适用于隧道钢筋混凝土衬砌结构的大、小偏心受压构件的功能函数及极限状态方程;(2)根据钢筋混凝土衬砌功能函数,应用JC法基本原理,通过分析推导提出一套钢筋混凝土衬砌结构可靠度分析方法,并在铁路隧道标准图衬砌可靠指标计算中得到成功验证;(3)本文提出的钢筋混凝土衬砌的功能函数及可靠度分析方法可直接指导铁路隧道钢筋混凝土衬砌设计。     

求解结构物动力响应的样条函数加权残值法

样条函数计算简便，精确度高；加权残值法则具有解题的统一性．采用三次B样条函数作为结构物运动微分方程式中的试函数，利用加权残值法原理得出了计算结构动力响应的计算格式；对该方法进行了稳定性分析与精度分析，采用与单自由度系统相同的方法推导出多自由度系统的动力响应计算格式．结果表明：样条函数加权残值法是一种无条件稳定且精度高的方法，对提高机构弹性动力分析具有实用价值．     

基于极限状态法的高铁桥上双块式无砟轨道配筋设计研究

为使我国铁路设计技术更好地与国际设计方法接轨,针对高速铁路桥上双块式无砟轨道结构,依据Q/CR9130-2018《铁路轨道设计规范(极限状态法)》,结合有限元和数值计算的方法,运用极限状态法对道床板和底座进行配筋设计研究。结果表明:极限状态法中正常使用极限状态计算弯矩结果与容许应力法基本一致,承载能力极限状态计算结果较大;道床板和底座极限状态法的配筋数量略低于容许应力法。     

最大熵法密度函数的求解及在桩板墙稳定分析中的应用

对于桩板墙计算,由于桩体本身和岩土参数都具有随机性,其分布具有多样性,且极限状态功能函数具有高度非线性的特点,所以在进行可靠度计算中,要从参数估计、极限状态功能函数和结构可靠度计算方法这3个方面进行考虑。在参数估计方面,由给定的样本求解随机变量的概率密度函数是统计学的基本问题,目前常用的方法可分为参数估计和非参数估计两大类。参数估计中往往是先假定随机变量服从分布模型,然后依据样本求解模型中未知参数;在参数估计中由于随机变量真实的概率分布模型与假设的概率分布模型存在较大的差异,导致计算结果误差较大。以信息熵模型为代表的非参数估计弥补了以上缺陷,非参数估计不需要假设分布模型,完全依据样本按照一定的原则选取最优的分布函数。     

单索面曲梁悬索人行桥主缆线形分析

提出一种非线性有限元与数值计算结合的迭代法,并拓展大型软件迈达斯悬索桥分析功能,实现单索面曲梁悬索桥空间主缆的迭代找形计算。该方法以刚性支承连续曲梁竖向支座反力控制主缆立面垂度为主,以吊索倾斜角度计算吊索横向力和轴向力控制主缆横向垂度为辅,通过迭代吊索力大小和角度实现主缆找形,最终建立单索面曲梁悬索桥成桥状态三维空间有限元模型。计算结果表明:成桥状态主缆线形顺滑,塔、主缆、吊索和主梁空间布置姿态合理,吊索内力分布均匀合理,从而验证了迭代方法的正确性,为这一复杂桥型的设计分析提供参考。     

受限状态下的高速列车迭代学习控制方法研究

针对受限状态下的高速列车自动驾驶系统的跟踪控制问题,基于列车动力学模型,提出一种带饱和函数的迭代学习控制算法。根据Lyapunov稳定性原理,利用列车运行过程中的状态偏差,推导出基于迭代学习控制的列车自动运行控制律。建立类Lyapunov的复合能量函数,通过在迭代域的差分,证明了其差分负定性和有界性,所设计的算法能够控制列车在迭代域对期望运行轨迹达到渐近收敛。采用本文提出的迭代学习控制算法对列车的跟踪性能进行验证,并与PID控制和D型迭代学习控制算法进行比较,结果表明:相较于其他两种算法,本文提出的算法在第3次迭代中就能控制列车精确跟踪期望轨迹,说明算法具有较快的收敛速度和较高的跟踪精度,且能够将控制输入约束在允许范围内。     

矩形和圆形截面重力式桥墩极限承载力折减系数的计算方法

对采用极限状态设计法，混凝土及石砌矩形和圆形截面实体桥墩，处于单向及外向偏心受压状态下，极限承载力的计算方法进行探索。对不计材料抗拉能力的截面强度计算公式进行推导，绘制了相应的关系曲线和数据用表。     

货车转向架蛇行运动极限环的快速求解方法

利用描述函数和基波快速求解非线性条件下货车转向架的蛇行极限环,可以直接获得稳态下转向架主要部件的振幅、相位与频率等模态特征。通过对导出的非线性方程运用数值迭代方法求解,给出了某货车转向架在不考虑和考虑轮缘接触2种情况下的极限环解。     

一种基于频响函数相似性的铁路桥墩损伤识别方法

提出了一种基于模型修正理论和频响函数相似性的铁路桥墩损伤定量识别方法。该方法以自振频率和特定频率带宽内的频响函数相似性系数构造目标函数,以墩身损伤度和基础约束弹簧损伤度为识别指标,采用优化算法实现对铁路简支梁桥墩的损伤评估。结果表明:在包含第1阶和第2阶频率在内的频率段内,频响函数相似性系数对损伤比较敏感;利用损伤识别方法可对桥墩不同位置及程度的损伤进行精确识别,且计算效率较高,经过10次左右迭代即可达到收敛;模型桥墩损伤识别结果与假定损伤相符,进一步证明了所提方法的可靠性和实用性。     

结合实际锚固构造的大跨斜拉桥索形计算方法

大跨度斜拉桥设计中,斜拉索精确状态的计算是一步重要的计算环节,但求解不易。为解决这一问题,以悬链线解析法为基础,综合考虑索梁锚固构造和索塔锚固构造的影响,提出在斜拉索张拉力、斜拉索规格已知时精确求解斜拉索线形、无应力长度的迭代计算方法,并以一个算例演示计算过程。提出的斜拉索索形计算方法理论上可求得斜拉索索形的精确解,设计者也可根据实际需要设置迭代终止条件控制计算精度;通过算例可知采用本方法计算迭代收敛速度快,计算效率高;在实际工程中,可用于合理成桥状态或某一施工阶段的斜拉索索形求解。