结构可靠度分析的人工智能响应面法及程序

为了进行各种极限状态方程不明确的大型结构可靠度分析,提出了人工智能响应面法.利用BP网络来模拟响应面,基于遗传算法的优化法来进行可靠指标计算,确定性有限元分析采用ANSYS软件进行.综合VC与Matlab混合编程技术、基于VC和APDL的ANSYS二次开发技术及M atlab的遗传算法(GA)和神经网络(NN)工具箱函数,编制了可以适应各种复杂工程结构的可靠度分析程序.算例分析表明本文方法计算精度高.本文方法与程序适用于随机变量数目较多,功能函数为隐式时的复杂结构可靠度分析.     

基于LS-SVM的结构可靠度响应面分析方法

金伟良，袁雪霞 针对实际工程中常见的功能函数不能显式表达的可靠性分析问题，提出了一种基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）的结构可靠度响应面分析方法.采用正交试验设计和有限元程序生成学习样本，并依据各随机变量的概率分布抽样得到检测样本;利用LS SVM的高度非线性映射能力，建立了结构响应量与随机变量之间的映射关系.进而结合Monte-Carlo原理，计算结构的失效概率.新方法可直接应用现有的有限元分析程序，对大型结构进行可靠性分析.通过典型工程结构的算例分析，结果表明该方法具有较好的效率和精度.     

随机桥梁地震可靠度分析的改进最大熵方法

为了对复杂非线性桥梁结构进行随机地震作用下的动力可靠度分析,基于最大熵原理,构建了一种高效的桥梁非线性地震可靠度分析方法。首先阐述了桥梁结构地震可靠度分析与极值分布估计的关系,将桥梁结构的地震可靠度分析转化为对应的极值分布估计;然后建立了复杂桥梁结构非线性地震响应极值分布估计的最大熵方法,针对现有的最大熵分布求解过程受初值影响较大、不容易收敛等问题,提出一种基于似然函数的最大熵分布求解方法,从而实现了桥梁结构地震响应极值分布和地震可靠度的高效求解;最后以一座典型的高墩大跨连续刚构桥为例,通过蒙特卡洛模拟验证所提方法的精度和效率,并将结果与核密度估计和对数正态分布拟合的计算结果进行对比分析。结果表明:基于似然函数的最大熵分布求解方法不仅能够获得全局最优解,而且求解过程不受初值的影响、具有较好的数值稳定性,所提方法能够对随机地震作用下桥梁结构地震响应的极值分布和动力可靠度进行精确估计;核密度估计和对数正态分布无法对小失效概率水平下结构地震响应的极值分布进行估计,建议采用最大熵方法对桥梁结构进行地震可靠度分析。     

基于可靠度指标的桥梁安全评估分级方法

针对目前桥梁结构安全状态评估分级方法主观性强、费用较高的问题,本文采用基于人工神经网络改进响应面法进行结构极限承载力可靠度分析,提出了基于可靠度指标的有效极限承载能力比作为结构安全状况分级指标,以实现桥梁安全状况的定量分析。以一座钢管混凝土拱-连续梁组合体系桥梁为例,计算了钢管混凝土拱、预应力混凝土主梁、吊杆三种构件的极限承载能力可靠度指标,得到的以有效极限承载能力比为指标的结构状态评估结果与规范评定结果误差在5%以内,说明该方法能够有效实现结构安全状况分级评定。     

斜拉桥主梁节段施工过程标高与索力控制可靠度分析

鉴于大跨度斜拉桥结构响应难于显式化、结构非线性程度高,而有限元计算量庞大,以至大跨度斜拉桥施工控制可靠度分析具有复杂性,采用一种改进的可靠度分析方法,即响应面-蒙特卡罗法,进行大跨度斜拉桥施工控制可靠度分析。该方法是结合了大跨度斜拉桥施工过程有限元仿真分析、传统响应面法及蒙特卡罗法,能反映结构几何参数、材料参数和荷载参数变异性影响的大跨度斜拉桥施工控制可靠度分析方法。相对于传统响应面法,该法具有精度高的优点;相对于传统蒙特卡罗法,本方法具有计算量少的优点。将本文方法应用于国道主干线广州绕城公路南环段甘竹溪特大桥斜拉桥施工控制实践中,实现了该桥的施工控制可靠度分析,获得理想的结果,为该桥施工控制目标的制定提供了科学依据,同时也显示了本文方法的正确性与实用性。     

钢管混凝土高墩非线性稳定承载能力可靠度分析

为解决结构分析准确性与消耗机时的矛盾,使非线性可靠度分析方法具有工程应用价值,基于响应面与非线性有限元相结合的方法,运用一致缺陷模态法考虑结构的初始几何缺陷,建立了钢管混凝土结构非线性承载能力可靠度分析模型。利用该模型分析钢管混凝土超高墩的非线性承载能力可靠度指标与敏感性系数。通过参数分析方法,系统研究了长细比,偏心距,径厚比,几何非线性与初始几何缺陷对可靠度指标的影响。可以通过对上述因素的有效控制影响钢管混凝土高墩的可靠性。在此基础上,给出了能够有效提高钢管混凝土高墩承载能力可靠度工程措施建议。     

基于神经网络的钢管混凝土拱桥可靠度计算

由于在大型复杂结构可靠度分析时存在的功能函数不能显式表达,因此采用基于神经网络的响应面法来研究大跨度钢管混凝土拱桥结构的可靠度.运用均匀设计方法确定试验样本点,进行确定性有限元分析,通过获得的训练样本进行神经网络训练,确定神经网络的结构和参数,并结合常规的可靠度分析方法在神经网络响应面上进行可靠度分析.计算结果表明,引入了均匀设计方法的神经网络可以很好地模拟复杂结构的真实响应,该方法运用于大跨度钢管混凝土拱桥结构的可靠度分析是可行的,且具有较高的效率和精度.     

基于Kriging-RSM框架结构整体承载能力抗震可靠度分析

针对整体结构在地震作用下的可靠度计算问题,基于克里金模型(Kriging)与响应面法(RSM),提出了计算结构可靠度指标的Kriging-RSM算法.在中心复合设计法产生样本点的基础上,建立钢筋混凝土框架有限元模型,进行非线性推覆分析,分别计算了不同设计基本地震速度下框架结构的整体可靠度指标与灵敏度.结果表明:Krig...     

基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度研究

目前桥梁可靠度分析中缺乏对桥梁实际失效模式的分析和资料,使得传统的体系可靠度分析思路对桥梁进行评估带有很大的不确定性,因而本文根据桥梁结构可靠度理论与结构地震易损性的研究现状,并结合传统可靠度分析中的现有观念与常用方法,提出了基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度方法.该方法利用结构易损性分析的优势,根据选定的损伤准则来计算结构不同构件在随机荷载下的失效概率,能够给出结构各个构件的易损性曲线来判定出结构的最不利位置,从而为随后的结构体系可靠度分析提供便利.本文以地震荷载为例,给出了基于结构易损性分析思路的桥梁可靠度分析实例,以便具体地阐述这种思路.     

考虑施工不确定性的斜拉桥张拉方案优化

为了有效解决在斜拉桥施工中各种不确定因素的影响,合理制定索力张拉方案.本文提出了一种基于统计回归和非线性优化的结构可靠度优化方法.利用统计回归拟合得到结构可靠度指标与设计变量之间的拟合函数关系,形成约束函数和目标函数,建立优化模型.为提高计算效率,在拟合之前对影响结果的随机变量进行了可靠度分析和灵敏度分析,筛选出拟合所需的最小样本容量和最小随机随机变量个数.通过对一个刚架模型的可靠度分析,比较了BP神经网络响应面法和多项式响应面法两种拟合方法的优劣性,并确定使用BP神经网络响应面法进行函数拟合,同时验证本文所述方法的可行性.并将该优化方法应用于一座带有水平索的双斜塔斜拉桥,通过优化张拉方案使边墩支座的脱空概率减小至可接受的范围.     

公路桥梁风险估测方法

为了提高公路桥梁风险估测的精度、效率和可操作性,提出了响应面法与改进德尔菲法相结合的桥梁风险估测方法.给出了基于响应面法进行桥梁损伤概率计算的流程,利用改进德尔菲法对专家意见进行最优化调整以实现风险损失等级的定量估测.通过对内蒙古一座大型自锚式悬索桥运营期地震损伤风险估测,验证了该方法的有效性与实用性.实例应用表明:基于响应面法的桥梁结构损伤概率估测方法既考虑了具体桥梁的受力特性又考虑了客观存在的不确定性,能定量计算结构损伤风险概率;改进德尔菲法克服了传统德尔菲法的不足,在保证专家意见可靠性的同时减少了计算和统计工作量,提高了风险评估工作的效率.     

以Kriging可靠度分析为基础的半无限规划

基于可靠度的结构优化设计是国内外积极探索和研究的重要课题,但是传统的两层次算法的最大缺点就是计算效率很低,甚至有时不能够得到收敛解.因此有必要对这一类问题进行研究和探索,寻找新的计算方法以降低计算成本.本文将Kriging方法应用于带可靠性约束的优化设计中,将双层规划问题转化为一个带有无穷多个约束的半无限规划问题,然后使用Kriging模拟来近似地替代结构重分析,使得优化过程中的结构重分析次数减少,在保证计算精度的同时使计算效率得到较大提高.     

U形肋正交异性组合桥面板力学性能

为验证桥面板在局部车轮荷载作用下的受力特性及桥面板在桥梁第二体系中的受力性能,提出新型U形肋正交异性组合桥面板系统,并区分其与常规桥面板的受力性能.设计制作了3个不同桥面板试件,其中包括1个混凝土桥面板,1个正交异性钢桥面板,1个带U形肋正交异性组合桥面板.通过静力试验测试了不同桥面板在荷载作用下负弯矩区混凝土开裂情况、桥面板不同部位的结构应变和变形等.试验结果表明:U形肋正交异性组合桥面板在车轮荷载作用下其局部应力水平显著低于正交异性钢桥面板,具有较强的抗疲劳性能;U形肋正交异性组合板在桥梁第二体系的承载能力分别是混凝土桥面板和钢桥面板的1.37倍和0.93倍.     

桥梁结构数值分析2020年度研究进展

随着计算机技术不断发展及计算理论研究的深入,数值分析方法成为分析桥梁结构力学行为的主要方法。通过桥对梁结构的数值模拟,能获得在各种复杂作用下的力学行为和响应,在效率和适应性方面远高于解析方法和模型试验。以近年来相关的研究文献成果为基础,对数值分析技术在桥梁结构分析中的应用及最新研究成果进行综述。重点关注与桥梁结构主要力学行为分析相关的有限元数值模拟相关的理论与方法,对桥梁结构数值化模拟方法中梁的理论最新研究方向、主流的非线性分析方法与技术、桥梁结构材料的多种数值化本构模型研究进展,桥梁结构腐蚀环境下力学性能的时效性、耐久性评价的有限元方法,以及基于梁理论组合结构的数值模拟方法等成果进行综述,对这一领域需要进一步研究和解决的问题进行讨论及展望。     

复合桩基承载力可靠度研究

根据复合桩基的承载特性,在考虑桩、台共同承担荷载的基础上建立了可靠度分析概率模型,针对实例计算了多种情况下相应于现行定值法设计安全水准的复合桩基承载力的可靠指标,并对可靠指标的灵敏度进行了分析．     

模糊约束下复合材料的可靠性优化设计

考虑结构的可靠度为模糊可靠度，优化的约束函数为模糊约束，利用模糊数学理论和优化设计方法建立了复合材料层合板的模糊可靠度优化模型，并提出了相应的计算方法：模糊可靠度优化是一种软分析方法，提出的方法可以更合理地描述客观实际，为复合材料结构的优化提供新的分析思路。