结构时变可靠度计算的全随机过程模型

为了对既有结构的可靠性进行正确评估,必须考虑时间变化的影响,对目前可靠度分析中采用的只考虑荷载随时间变化的半随机过程模型进行改进。基于结构抗力和作用效应相互独立的基本假设,充分依据作用效应和抗力的时变特性,考虑结构抗力为独立增量过程,并计算了抗力的自相关系数,得到了计算结构失效概率的近似算法,建立了结构时变可靠度计算的全随机过程模型。通过实例验证,该方法简单易行,便于工程应用,为基于时变可靠度理论的既有结构评估和寿命预测提供理论依据。     

锈蚀檩条在台风作用下时变可靠度计算模型

基于大气锈蚀模型和简支檩条的屈曲计算理论,结合时变可靠度方法,提出了锈蚀檩条在台风作用下的可靠度计算模型.该模型考虑了在抗力层次锈蚀导致的抗力退化,以及在荷载层次台风的发生次数及强度.结合算例研究了中国沿海11个城市的锈蚀檩条可靠度变化规律,通过给出服役期间的可靠指标,进行可靠性分析.结果表明:锈蚀檩条在台风作用下的可靠指标在前5年下降速率较快,在第5年至服役期满逐渐趋于平缓.在服役前5年,锈蚀作用影响较小,但服役5年后直到服役期满,其对檩条可靠指标的影响逐渐增大.对比中美两国不同目标可靠指标下的评估结果,发现按照中国规范的评估结果较为保守.     

基于贝叶斯方法的时变可靠度分析

针对现役钢筋混凝土桥梁时变可靠度分析的现状,首先根据主观经验信息确定了一个抗力统计参数退化模型,然后结合结构实际检测信息,运用贝叶斯方法综合这两类信息,并进行了推断,从而对模型参数进行了更新,并利用更新后的参数对混凝土模型和钢筋锈蚀模型进行了修正,最后结合已有的荷载效应分析理论,计算时变可靠度,给出了一个计算实例.     

钢筋混凝土桥梁构件的时变可靠度分析

桥梁蜕化降低了桥梁的抗力 ,增加其不定性 ,降低了桥梁的可靠度。该文根据混凝土中氯离子扩散及其引起的钢筋锈蚀的机理 ,建立了钢筋混凝土构件的蜕化模型 ,并运用 Monte Carlo方法计算了锈蚀钢筋混凝土构件在和平稳二项活荷载过程和随机恒荷载联合作用下的时变失效概率。结果表明 :活荷载变异系数影响最大 ,活荷载变化次数其次 ,活荷载的出现概率也有一定影响。恒荷载变异系数和抗力初始值的变异系数的影响很小。     

退化结构时变可靠度分析

退化结构的检修问题都涉及时变结构可靠度的计算.对退化结构的时变可靠度,抗力必须表为随机过程.该文考虑退化结构功能函数随机过程,并考虑活载为连续随机过程、 Poisson过程以及Bernoulli过程,由之导出一个时段内的时变可靠度公式.以混凝土碳化引起的主筋锈蚀的公路桥T型梁为例,计算了这3种活载过程下的时变可靠度.算例表明,对相同的初始抗力,退化结构在设计使用年限的时变可靠度明显低于目标时不变可靠度.用作用和抗力的均值和方差在t时刻的瞬时值代入Cornell可靠度指标而计算的"时变可靠度指标"不反映可靠度.     

在役混凝土桥梁可靠度分析

桥梁结构在环境荷载与服役荷载的共同作用下,随着龄期的延长,出现耐久性能退化、承载能力降低的现象,利用可靠度方法研究了结构抗力的时变性能.通过建立荷载效应概率模型,实现对在役混凝土桥梁可靠度的分析.采用该方法对一座服役32年的钢筋混凝土简支T型梁桥进行了分析.结果表明,评估基准期内该桥梁结构的可靠指标的降低与抗弯抗力衰减规律一致,继续服役6年后结构的抗弯可靠指标不符合要求,需进行抗弯维修加固.     

考虑验证荷载的既有结构可靠度计算

既有结构的可靠度与抗力衰减、抗力后验分布、活荷载取值有密切的关系.文中借助现行荷载规范活荷载的分布函数,采用极大似然估计法,推导了指数型抗力衰减函数的参数计算公式和验证荷载下的抗力后验分布函数计算公式.在综合考虑抗力衰减、抗力后验分布与活荷载取值3个因素的情况下,选取线性功能函数和非线性功能函数计算了恒载和活载共同作用下的可靠度.计算结果表明,影响既有结构可靠度的3个主要因素中,其显著性程度按照由高到低的次序是:抗力衰减、抗力后验分布、活荷载取值(与目标使用期有关).     

在役钢筋混凝土桥梁的可靠度分析及其寿命预测

针对既有钢筋混凝土桥梁的特点,建立了结构抗力的衰减模型,并利用结构荷载的模型及目标可靠指标来预测其寿命。应用所研究的方法对一座钢筋混凝土桥梁的承载能力可靠度进行了分析和评估,为该桥的维修加固决策提供了重要的依据。     

考虑不确定性因素的时变可靠度计算方法

针对机械设备在使用过程中受到的时变不确定性因素(如荷载、环境及材料自身等因素)影响,建立了基于随机微分方程的时变可靠性预测模型,提出了考虑不确定性因素的时变可靠度计算方法.该方法考虑了机械零件强度和工作应力的演化过程,能够计算出机械零件在任意时刻的可靠度,解决了用概率设计方法设计的机械零件仅知道其设计可靠度而不知道零件在使用期间任意时刻可靠度的问题,可以对复杂不确定性因素作用下的设备进行时变可靠性评估,进而对使用期的可靠性指标变化趋势进行预测,为设备的维修和维护提供参考.     

混凝土连续梁桥使用期的时变体系可靠度计算

混凝土连续梁桥在使用期间的体系可靠度反映了其整体可靠性水平.由于桥梁在使用期间的抗力是随时间变化的,因此其体系可靠度也具有时变性.介绍并修正了桥梁抗力参数的时变模型和荷载模型,提出了混凝土连续梁桥时变体系可靠度计算方法,并结合一工程实例验证了该方法的可行性与有效性.     

荷载随机过程相关性对结构时变可靠度的影响

荷载随机过程具有明显的相关性,但在现有研究中被假设为独立无相关的过程,这会导致分析结果不准确。该文基于Monte Carlo数值模拟的方法讨论了荷载过程相关性对结构时变可靠度的影响。模拟中,荷载事件的随机性通过Poisson过程进行描述,其大小服从正态分布;荷载相关性在时间域上的变化用指数衰减模型描述。为了克服荷载相关性模拟的困难,该文给出了简化的荷载过程模拟方法。该方法仅涉及简单的代数运算,应用简便,结果准确。研究发现:若不考虑荷载过程相关性,会低估结构的可靠度;并且,荷载过程相关性越大,低估的效果越明显。     

恶劣环境下结构可靠度的一种分析法

给出了抗力随时间变化时结构可靠度分析的最小抗力法，并与现行规范的方法和等效抗力法进行比较，分析了3种方法各自的特点.结果表明，结构最小抗力点可以作为结构可靠度分析的一个关键点.通过具体算例说明，最小抗力法计算简便、概念直观，并且形式上能够与现有的结构可靠度分析方法相协调.     

酸性气体作用下服役结构的时变可靠度

鉴于现阶段酸性气体作用对受力混凝土工作性能影响研究的匮乏,采用数值计算与实例相结合的方法分析了酸性侵蚀气体对服役钢筋混凝土结构可靠度的影响,给出了混凝土中和高度、混凝土损伤高度和截面尺寸的时变规律及其与时变可靠度指标的关系。并与一般大气环境条件对比,得到了酸性侵蚀介质对受力混凝土结构产生加剧腐蚀的定量结论。对侵蚀介质环境下的建筑结构可靠性设计提供了建设性理论指导。     

基于长期监测数据的桥梁局部时变可靠度分析

本研究提出了一个基于长期监测数据的桥梁局部时变可靠度分析方法。首先,对原始监测应变数据进行预处理,滤掉电磁干扰导致的异常数据;然后,考虑到季度温度效应对监测应变数据统计特征的影响,基于年温度监测数据,采用聚类分析法,对桥梁局部位置的监测数据进行统计时间段划分,实现了统计时间段内荷载效应数据对应统计特征的提取;进而,结合结构抗力经时变化模型,对桥梁结构考虑抗力衰减的抗力时变概率分布进行分析;最后,对在役桥梁局部监测点位置进行了全期局部时变可靠度分析。通过实桥数据分析,验证了所提方法的合理性和有效性,为桥梁结构局部时变可靠度分析提供了理论基础和应用方法。     

钢闸门结构时变刚度模型及其可靠度评估

基于可靠性原理，建立了水工钢闸门结构正常使用极限状态刚度可靠度分析的极限状态方程，提出了钢闸门结构刚度可靠度分析的3种计算模式．对影响钢闸门结构构件刚度衰减的主要因素——钢材锈蚀进行了统计分析，得到了锈蚀规律，并进一步分析得到了闸门构件刚度的衰减模型．以受弯构件为例，采用JC法对其刚度可靠指标进行了计算分析．结果表明，其刚度可靠指标满足结构可靠性总原则的要求，且露顶门的刚度可靠指标大于潜孔门的刚度可靠指标，从而初步确定了现行水工钢闸门设计规范正常使用极限状态的刚度目标可靠指标。     

在役结构的模糊动态可靠度分析

对在役结构抗力的重要特点之一，即存在验证荷载的情况，提出了考虑这种验证荷载模糊随机性情况的结构动态可靠度计算方法。     

基于可靠度的桥梁使用寿命分析

为了对桥梁结构进行寿命分析,基于蒙特卡罗计算方法,运用了ANSYS有限元程序,以时间为基本变量的材料性能参数和荷载变化特征为变量,建立了桥梁结构的抗力与荷载模型,计算出桥梁结构的应力、变形值,再由2条桥梁可靠性判定准则推算出桥梁在不同运营时期的可靠概率,由此可以得出桥梁的时间-可靠概率关系曲线,从而可以从曲线图中读取不同使用期的可靠概率,推算出桥梁的使用寿命和剩余使用寿命。     

轻钢屋面自攻钉节点在台风作用下时变可靠度研究

为建立台风作用下自攻钉节点灾后性能评估办法,首先基于风洞试验的屋面时程风压系数数据,结合模拟台风的风速和风向信息,利用雨流分析法计算台风过境期间的屋面风压系数矩阵,进而用于不同风速下的节点抗力退化模型计算.其次,结合台风荷载模型,采用蒙特卡罗模拟方法,获得沿海城市自攻钉节点的时变可靠度指标,从而实现基于概率的自攻钉节点抗风性能评估.此外,根据模拟台风方法给出模拟台风的风速及风向的解析解,同时得到了台风致自攻钉节点抗力退化数学模型.通过算例分析得出考虑自攻钉节点的台风致抗力退化会使其可靠度显著下降.在对轻钢屋面自攻钉节点进行可靠度评估时,按照我国规范中的目标可靠指标较为保守.     

基于响应面法的混凝土桥梁时变可靠度分析

为了求解劣化环境作用时混凝土桥梁的时变可靠度,建立了基于改进响应面法和确定性的混凝土桥梁退化过程分析方法相结合的混凝土桥梁时变可靠度分析方法.利用FORTRAN95分别编写了混凝土桥梁耐久性分析程序CBDAS和可靠度分析程序PIRSM.以一座预应力混凝土简支梁为对象,分析了不同极限状态下结构力学性能指标的可靠度随时间的...     

基于时变可靠度的梁桥性能退化研究

通过分析混凝土结构耐久性退化原理,得到钢筋和混凝土材料性能的时变过程,进一步建立抗力与荷载的随机过程.通过将设计基准期等分成N段,求得每段内的可靠度,根据可靠度的概率意义得到时变可靠指标.比较了JC法与蒙特卡罗抽样法的计算精度,结果表明可以用JC法代替蒙特卡罗法计算时变可靠度指标.研究了混凝土保护层厚度和荷载变化对时变可靠指标的影响.