土坡稳定性可靠度分析

结构的可靠度指的是结构或构件在规定的时间内,在规定的条件下具备规定功能的概率.JC法是目前一种主要的计算可靠度的方法,它适用于随机变量为任意分布下结构可靠指标的求解.介绍了结构可靠度计算的JC法的具体方法、迭代计算过程及其在土坡稳定性计算中的应用.建立了土坡稳定性可靠度分析的基本模型,并附以工程实例,用Excel进行迭代计算,验证了结构可靠度JC法在土坡稳定性分析中的可靠性及高精度.     

土坡稳定性可靠度分析

结构的可靠度指的是结构或构件在规定的时间内,在规定的条件下具备规定功能的概率.JC法是目前一种主要的计算可靠度的方法,它适用于随机变量为任意分布下结构可靠指标的求解.介绍了结构可靠度计算的JC法的具体方法、迭代计算过程及其在土坡稳定性计算中的应用.建立了土坡稳定性可靠度分析的基本模型,并附以工程实例,用Excel进行迭代计算,验证了结构可靠度JC法在土坡稳定性分析中的可靠性及高精度.     

粒子群算法在结构非概率可靠性优化中的应用

为了解决实际工程中不确定性结构的可靠性优化问题,建立了以结构非概率可靠性指标和横截面积为约束条件、最小化结构质量为目标的优化模型.利用非概率集合理论中的凸模型方法,求出可靠性指标,提出了基于粒子群算法的结构非概率可靠性优化方法.算例分析结果表明:与参数取平均值时的结构确定性优化方法相比,容许非概率可靠性指标为零时的结构非确定性优化方法得到的结构质量误差仅为0.009%.随着容许非概率可靠性指标的增大,桁架结构横截面积及质量也相应增大;当容许非概率可靠性指标为1.5时,与梯度投影法优化结果相比,利用该方法优化后的结构质量减少了0.323%.     

热传导结构概率-非概率混合可靠性拓扑优化设计

研究热传导结构在区间变量和随机变量共存时的拓扑优化设计问题.首先,考虑热传导结构材料物理参数和热载荷同时为区间变量和随机变量两种不同类型的变量,基于概率可靠性及非概率可靠性来衡量结构可靠性;其次,构建了以单元相对导热系数为设计变量,导热材料体积极小化为目标函数,满足散热弱度混合可靠性为约束条件的优化数学模型;最后,采用渐进结构优化法进行了求解.在两个算例中,最优拓扑结构的混合可靠度概率值分别为0.94476、0.94476,均大于各自给定混合可靠度概率值0.928650、0.933129,验证了所建模型的合理性及求解策略的有效性.     

基于可靠性和结构特性的离散网络设计问题

考虑到交通运输网络的可靠性因素以及拓扑结构的稳定性因素,引入网络连通可靠性和网络结构熵的概念,分别将其改进为系统的优化目标,建立了基于连通可靠性和网络结构熵的多目标离散网络设计模型,并设计了交叉熵算法来求解该问题.通过优化计算,算例结果表明系统的优化目标是可行的并能够较好的改善网络拓扑结构功能.     

蚁群算法下交通流分配对路网结构可靠度的影响

利用自编的MATLAB软件下的蒙特卡罗程序求解路面结构可靠度,并将之与道路网络可靠度相结合,得到能够更加反应实际情况的道路网络结构可靠度,并给出了其计算的数学模型。提出了以饱和度0.6作为交通流量分配的标准。鉴于目前蚁群算法理论研究方面的不充分性,将改进蚁群优化算法下的交通流量分配方法与传统的较成熟的解析型求解算法以道路网络结构可靠度为依据进行定量比较,通过具体的实例对比,在一定程度上验证了蚁群算法用于路网交通流量分配的正确性和可靠性。同时,通过改进的蚁群优化算法对拥堵道路进行流量分配前后的结果对比可知:在交通流量分配后,同一路网的道路网络结构可靠度会降低。这表明对路网中的拥堵道路进行流量分配时,其他道路上的车流量会增加、可靠度会降低,最终会致使整个路网的可靠度下降。     

用于结构可靠指标计算的随机梯度算法

提出了一种基于几何原理求解结构可靠指标的高效实用算法,即随机梯度算法.该算法根据随机搜索方向的梯度反馈信息,采取有效的优化策略对随机搜索方向加以调整,缩短搜索路径,使目标的搜索方向更为准确,搜索效率更高.编制了相应程序对该算法的计算过程进行跟踪演示,以便直观形象地了解程序执行运作情况和算法性能,便于进行参数分析.经3个工程算例验证,该算法适用于结构可靠指标计算,计算精度令人满意.     

基于可靠性的快速公交线路评价体系

从系统主体和乘客感知两个方面出发,根据快速公交的特点,对快速公交可靠性进行分析,并依此建立了以快速公交线路可靠性为目标,系统主体可靠性和乘客感知可靠性为准则,到站准点可靠度、换乘可靠度、线路容量可靠度、行程时间可靠度、出行费用可靠度及乘客服务可靠度为指标的快速公交线路可靠性的3层评价体系.将熵权算法和模糊综合评价方法相结合,对快速公交线路的可靠性作出评价.利用该方法对杭州快速公交一号线进行线路评价,证明了该评价方法的客观、合理性.     

结构系统可靠度分析的SVC抽样迁移算法

为有效避免结构系统可靠度计算过程中复杂的约界分析处理,针对系统可靠度问题多失效模式的固有特点,引入了系统极限状态曲面的概念,并利用支持向量分类算法(support vector classification, SVC)对该失效曲面进行了直接重构.在此基础上,结合LHS(Latin hypercube sampling)抽样迁移策略,提出了计算结构系统可靠度的SVC抽样迁移算法.通过对比分析两个典型算例表明:本文算法具有较高的抽样效率和收敛性能,与传统Monte Carlo法相比,其抽样工作量减少87%,计算结果相对误差不超过1%,且可有效避免现有β约界算法中需要人为假定失效状态的缺陷,更适用于实际结构可靠度问题的分析求解.      

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.     

拓扑优化技术在桥梁截面优化设计中的应用研究

基于传统渐进结构优化算法思想,依据Mises应力准则,编制了适合桥梁截面的连续体结构的拓扑优化算法。首先,建立结构模型并进行有限元求解,获取每个单元的应力并进行降序排列;其次,按一定的删除率选取结构中单元应力较小的区域,并利用单元杀死技术进行剔除;然后循环迭代求解,直至结构优化指标出现极大值;最后,通过简支梁与悬臂梁两个算例对拓扑优化算法进行了验证。结果表明:算法获取的优化构形与前人的结果较吻合,说明该方法是有效可行的,具有实际工程意义。     

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。     

圬工拱桥承载力可靠度分析

针对拱式桥结构体系中的主要受力构件 拱肋进行分析,借鉴拱桥设计中的"五点重合法"确定研究截面,并对该截面进行不利布载.对每一种荷载布置型式,采用荷载增量法进行拱桥结构失效模式的寻找和截面抗力的计算.给出其承载力可靠度功能函数,推导功能函数中结构抗力和作用效应概率模型,并利用改进的一次二阶矩法计算圬工拱桥承载力可靠度指标评估值.最后给出实桥验证算例.     

基于Benders分解的多方式物流运输网络优化模型

基于Benders分解,对多种交通方式下的物流运输网络优化模型的求解算法进行了研究。首先,以一个典型的物流运输网络优化模型求解为例,分析了Benders分解算法及其实现要点以及可能存在的问题,并提出相应的解决方法。然后在此基础上,通过引入不同交通方式的排放因子和各种排放物的排放成本,建立了多种交通方式下的物流运输网络优化模型。模型的目标函数为考虑运输排放的总成本最小,约束条件包括交通方式能力的限制等等,同时描述了基于Benders分解算法进行模型求解的主问题和子问题。最后,通过一个算例,对模型及其算法的效率和效果进行比较分析,说明模型和算法的可行性和有效性。     

基于首次穿越破坏的TMD体系频域可靠性分析

为了研究可靠度的频域特性及TMD(tuned mass damper)体系减震特性,基于首次穿越破坏准则,推导了结构在随机激励下关于谱矩截止频率的概率分布计算公式,采用向前差分方法求解关于频域的概率密度,利用概率分布计算公式分析了TMD结构体系可靠度的频域概率信息.结果表明:可靠度的频域概率密度为负值,且随着频带变宽频域可靠度趋近于直接按照首次穿越破坏准则的计算值;结构无控时前两阶频率处的可靠度下降比例为59.23%和35.45%, TMD结构体系的相应比例为34.54%和55.92%,从频域可靠度的角度表明了TMD结构体系主要控制一阶振型,并体现了减震的可靠性.      

基于粒子群算法优化Kriging模型的 桥梁钢筋锈蚀可靠度分析

桥梁结构在不利影响因素作用下性能会受到影响,对桥梁的可靠性进行分析具有重要意义。对桥梁钢筋锈蚀开裂可靠度计算方法进行研究,首先,结合实际测试数据提出了基于粒子群算法优化Kriging模型的方法,以解决钢筋锈蚀和保护层开裂与各主要影响因素(钢筋直径、混凝土抗压强度、保护层厚度和沿筋方向裂缝宽度)间的不确定关系。其次,建立了钢筋锈蚀正常使用极限状态的功能函数,并利用Monte-Carlo方法计算桥梁钢筋锈蚀适用性的失效概率和可靠度。结果表明:通过粒子群算法优化后构建的Kriging模型能够更准确地预测钢筋锈蚀程度;桥梁钢筋锈蚀可靠度指标随着钢筋直径、混凝土抗压强度和保护层厚度的增加而增加,随裂缝宽度的增加而减少。     

大跨旧桥极限承载力的可靠度分析

基于桥梁的极限承载力理论,首先建立某桥梁结构的有限元模型,并对荷载作用下的各个反应量如最大挠度、应力和弯矩等进行参数灵敏度分析;其次确定了结构极限承栽力的统计参数,建立基于极限承载力荷载效应的极限状态方程,并采用传统的结构可靠度理论计算出了结构的体系可靠度.算例表明,利用该方法来获得结构体系的可靠度具有准确、简便、实用...     

路堤稳定性可靠度及目标可靠指标确定的探讨

确定路堤结构设计方法的目标可靠度是一个相当复杂的工程与经济相协调的问题.而校准法仅能从安全度和工程设计一方面确定目标可靠度,无法反映经济性一方面.所以建立公路使用年限内的以经济评价模式,引入可靠性优化方法对确定路堤结构的最优可靠度具有重要意义.本研究通过引入可靠性优化方法,建立公路使用年限内的路堤结构的费用现值作为目标函数来确定路堤结构的稳定设计最优目标可靠度.     

基于拟力法的框架结构静力推覆分析

传统静力推覆分析方法求解结构非线性变形需对结构整体刚度矩阵进行实时地合成与分解,该过程将占用大量计算资源.基于拟力法的纤维梁有限元分析方法进行静力推覆分析,在迭代求解结构非线性变形时,首先对弹性刚度矩阵进行分解,计算出侧向荷载作用下的弹性位移;然后通过反复调用弹性刚度矩阵的分解结果与弹性位移,减少回代计算量;最后采用算法时间复杂度理论定量对比了该方法与传统方法的计算效率,通过一榀八层钢筋混凝土框架结构数值算例,分析比较了两种方法的计算结果与算法时间复杂度. 结果表明:两种方法顶点位移-基底剪力曲线基本吻合,层间位移角与楼层之间的关系曲线也基本一致,两者的最大误差出现在第3层,为3.72%,与传统方法相比,基于拟力法的静力推覆分析方法算法时间复杂度降低了80%,计算效率至少是传统方法的5倍.      

时变可靠度理论下梁桥安全性评估方法研究

运用在役桥梁结构时变修正参数,建立适用桥梁安全性评估的结构实际承载力计算模型、实际刚度计算模型和时变可靠度计算模型,提出桥梁结构安全评估参数,通过桥梁结构算例的模拟分析,结合评估参数与计算桥梁服役时间之间的关系进行公式拟合,以便用于梁桥的安全性评估。结果表明:采用时变可靠度理论下梁桥评估方法计算桥梁的实际抗弯承载力、实际抗剪承载力、实际抗弯刚度和实际可靠性指标,推定结果与检查结构结果做到较好吻合,验证钢筋混凝土梁桥承载安全性评估方法的有效性。该方法为桥梁安全性评估提供了参考。