不同概率模型的结构荷载组合分析

引言应用统计数学处理荷载效应组合问题,是改进设计方法的一个重要方面。随着统计数学及其实际应用的日益发展,荷载效应组合的研究逐渐从工程经验判断的范畴过渡到以荷载客观规律为依据的理论分析。当前,在有关荷载效应组合的分析、研究中,荷载随机过程分别引用了平稳二项过程、普哇松过程及更新过程等概率模型;在荷载效应具体     

荷载效应组织系数的统计方法

根据实测数据，以多车道公路桥梁车辆荷载效应组合为背景，基于ＩＳＯ２３９４提出的原则，探讨了荷载效应组合系数的统计方法，以合理确定参与组合的各种荷载的设计值。     

结构荷载效应的等保证率组合原则

本文根据荷载效应及其组合最大值的概率分布,按照等保证率原则对荷载效应组合系数进行了分析,并与国内外现行规范的组合方法作了比较。试算和统计分析表明,按等保证率原则求得的组合系数,可以较稳定地反映综合效应与效应分量之间的折减关系,为组合系数提供了一种简便的计算公式。为了适应标准、规范的分析计算,对计算公式作了简化处理,并提供了以加权保证率分析荷载效应组合系数的方法。     

基于概率分析的高层建筑风荷载组合方法

基于高频天平试验和Copula Frank函数构建了高层建筑风荷载两正交方向分量效应的联合概率分布函数,并基于应力准则和考虑变量之间的相关性,求解具有一定保证率的风荷载组合系数.最后,将采用本文组合方法、Solari组合方法和Asami组合方法得到的总效应与真实的总效应进行对比.结果表明,本文方法给出的组合系数可使风荷载的总效应与真实值趋于一致,传统组合方法计算得到的风荷载总效应过于保守.     

钢筋混凝土结构施工期荷载分析

为了对施工期钢筋混凝土结构的可靠性进行研究，需要对施工期荷载进行分析，本文基于施工期钢筋混凝土结构荷载的变化特点，建议了施工期荷载随时间或空间变异的概率模型；基于对几种荷载效应组合方法的评述，建议以Wen Y K法为施工期荷载效应组合的方法。     

关于提高恒载加风载的荷载分项系数的建议

根据概率极限状态计算原则,计算了综合考虑3种不同荷载效应组合与单独考虑各荷载效应组合下的最优荷载分项系数,比较得出应提高恒革加风载组合下荷载的分项系数的结论。     

基于可靠度的桥梁船撞作用荷载组合分项系数

对船撞偶然组合问题,现行的桥梁设计规范给出了相应的组合分项系数。为了分析现行规范给出的分项系数下桥梁结构可靠度指标水平,寻求荷载组合分项系数与桥梁结构可靠度指标之间的关系,需要对桥梁船撞偶然荷载组合进行深入研究。基于有限元-神经网络-Monte Carlo(FA-M)法和极限状态设计法,计算桥梁结构船撞偶然组合不同荷载分项系数下的可靠度指标。以练江1号桥主桥为依托工程,采用有限元软件建立全桥空间有限元动力模型,以荷载冲击谱模拟船撞桥墩的动力时程,塔克斯特拉准则作为荷载组合理论依据,确定船撞荷载与汽车荷载作用下结构的失效模式。提取船撞荷载与荷载效应样本、汽车荷载与荷载效应样本、船撞和汽车荷载组合与荷载效应样本,对这些样本进行BP神经网络训练,当训练结果满足精度要求时,对船撞荷载分项系数ψCV取1.0,汽车荷载分项系数ψLL分别取0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0,并采用Monte Carlo法计算各分项系数下桥梁结构的失效概率和可靠度指标,将不同分项系数下的可靠度指标与目标可靠度指标进行比较。研究结果表明:跨径在150m以内的连续刚构桥荷载组合分项系数ψCV、ψLL,建议其值为1.0、0.8;F-A-M法可以方便、快速地求解桥梁结构船撞偶然组合下的可靠度指标,建立可靠度指标β与船撞荷载分项系数ψCV、汽车荷载分项系数ψLL的影响面关系,并给出荷载分项系数建议值,为船撞偶然组合设计及桥梁船撞的风险评估提供依据。     

架空直立式码头单排架结构最不利构件分析

以在建的重庆市两江新区果园枢纽港二期工程为例,采用有限元法对内河大水位差架空直立式框架码头单排架结构进行了受力分析。探讨了不同荷载组合下的最不利受力构件。按照恒载参与每种作用效应组合,活载按结构实际可能出现的受力情况进行组合分析的思路,对结构自重、面板自重、堆货荷载、岸吊荷载和船舶撞击力等荷载进行组合,共设计了32种荷载组合。采用有限元法计算分析每种组合下的排架结构各构件的内力,在32种荷载组合结果中搜索各构件的最大(小)内力值,从而确定在32种荷载组合下的最不利受力构件,并得到了控制结构构件内力的21种最不利荷载组合。     

大跨多线公铁两用斜拉桥索锚结构疲劳荷载效应

为研究公铁两用斜拉桥索锚结构的疲劳荷载效应,分析多车道公路和多线铁路疲劳荷载谱,讨论疲劳荷载效应组合方法,借助有限元分析软件和MATLAB数据处理平台,确定大跨度公铁两用桥梁索锚结构的疲劳荷载效应,结合同类桥梁样本点参数,回归给出荷载效应值与主跨跨径的定量关系。研究结果表明:根据实际交通量确定的公路和铁路疲劳荷载效应,且可保守取两线客货共线铁路疲劳荷载效应的10%作为公路疲劳荷载效应;各类荷载效应可以选用Miner线性累积损伤等效和BS5400提及的线性叠加的方式进行组合,其中,线性叠加组合值最为保守,组合系数可结合疲劳车(汽车、客货共线列车、客运专线列车)单独作用得到的荷载效应比值确定;随着斜拉桥跨径的增大,拉索疲劳索力幅呈增大趋势,可综合线性方程P_1=2.385L+188.381、二次多项式方程P_2=0.001 1L~2+0.887L+602.456以及指数函数方程P_4=640.623e~(0.001 4L),为公铁两用(铁路)斜拉桥索锚结构初步预测疲劳荷载效应幅值范围,选择合理的公铁两用(铁路)斜拉桥索锚结构类型。     

既有建筑结构鉴定表达式各分项系数的确定

本文考虑14种常用的代表性的结构构件、不同的可变荷载效应与永久荷载效应的比值、3种可变荷载效应和永久荷载效应的简单组合,对既有建筑结构的鉴定表达式在不同目标使用期内的荷载分项系数和不同材料的抗力分项系数进行了优化和确定。分析结果表明,目标使用期不同,既有建筑结构的鉴定表达式各分项系数不完全相同,其结果具有一定的实际意义。     

规范设计中一般平稳随机载荷过程的组合

给出了规范设计中确定载荷组合系数的一种新方法。不同于FBC模型及泊松模型,载荷用一般的平稳随机过程模拟。利用Grigoriu的非高斯载荷过程的平均上通率的一阶泊松近似,确定单个载荷及组合载荷的特征值,其中组合载荷过程的任一点分布用最大熵原理近似估计。分析了不同载荷之间的相关性对组合系数的影响,对具有不同概率分布类型载荷的组合进行了数值分析。最后该方法应用到波浪载荷与风载荷的组合,数值结果表明了方法的有效性。     

钢-塑齿轮组合行星传动振动与噪声特性的实验研究

通过搭建钢-塑齿轮组合行星传动振动试验台,对8种组合系统进行了一系列实验研究。主要研究了组合方式、转速以及负载等对钢-塑齿轮组合行星传动的振动与噪声特性的影响。实验结果分析表明:组合方式对行星传动系统输入轴和输出轴支承轴承上的动载荷影响显著。塑料齿轮的引入显著地降低了支承轴承上的动载荷;采用SNS组合或SNN组合可显著降低传动系统支承轴承上的动载荷;各种组合传动系统的噪声强度均随转速的升高而增大,组合方式对降噪效果影响显著。     

载荷的概率组合及其在船舶工程中的应用

介绍了船舶工程中的静水载荷模型、波浪载荷模型及砰击载荷模型．概述了几种工程中常见的载荷及载荷效应的概率组合模型,及其在船舶工程中的应用情况．重点探讨静水载荷效应及波浪载荷效应的一些组合方法,并比较了不同组合方法所得的结果．讨论了船舶工程中的载荷、载荷效应概率组合的研究进展及发展趋势,并对载荷组合今后的研究内容及方向提出了建议     

静水弯矩和波浪弯矩的随机组合

基于静水载荷的时间变异性，导出了一种确定静水载荷效应与波浪载荷效应组合极值的新方法，与基于FBC（Ferry Borges Castenheta)模型或随机过程的上跨率组合形式相比，新方法直观易懂，实施方便，考虑到规范中给定的最大允许静水载荷效应对应的普通接受的超越概率水平，以及静水载荷过程跨越某一固定水平概率的上界特性，规定静水载荷过程超越20年最大允许静水弯矩的概率为确定载荷效应特征值的概率水平，经过这样处理，避免了载荷效应特征值的过高估计，数值分析表明，该方法可以得到组合载荷效应特征极值的一致估计。     

桩承-上部结构的地震动力相互作用设计探讨

研究了水平地震作用下层状地基土中桩基建筑物的动力相互作用的特性,总结出各参与要素对动力相互作用体系地震响应的作用规律,并探讨了桩土上部结构共同作用程度的简单判别方法;编制了群桩分层土上部结构的动力相互作用分析及优化设计程序.实例分析表明,在带桩结构工程中应用该程序进行抗震作用下的优化动力计算是简单可行的,可由体系周期放大因子的值来确定采取相互作用设计计算与否,为桩承结构设计提供了新的分析思路.     

交通荷载对拉索钢丝疲劳寿命的影响

钢丝的疲劳寿命主要受到荷载(特别是交通荷载)作用的影响.从疲劳裂纹扩展以及临界裂纹长度两个方面研究交通荷载对疲劳寿命的影响.首先从Paris公式出发对裂纹扩展量计算公式进行简化,指出疲劳应力幅概率分布对疲劳寿命的影响主要由其均值决定;接着采用Rice公式提供的临界交通荷载分布规律对疲劳寿命的影响进行分析,给出了疲劳寿命的失效概率计算公式.通过将以上方法应用于实桥的拉索钢丝,发现应力幅的变异性对疲劳寿命的影响可以忽略.计算结果还显示,交通荷载极值对于疲劳寿命有一定影响,其标准差可达9周以上.     

半刚接钢框架-内填RC剪力墙结构试件设计与分析

基于已有的SRCW结构体系的研究成果,选择半刚性连接钢框架(柱弱轴)-RC剪力墙结构作为研究对象.结合相关结构设计规范,选择试件原结构方案.进行原结构设计时首先考虑竖向荷载组合对纯钢框架进行初步设计,进行地震作用组合下的验算时,剪力墙部分采取"等效板带"进行代换处理,利用有限元程序加以弹性分析,确保设计的合理性.进一步利用结构相似性原理,将原结构底部2层通过1/3缩放得到试验试件.     

塑性分析中的机构组合问题

本文通过对塑性分析方法比较，采用了塑性弯矩系数和荷载系数来表达机构破坏荷载公式。进而计论了机构组合的取舍一些规律。为塑性分析提供了较为简捷的方法。     

压电功能梯度材料层反平面裂纹瞬态问题的研究

研究了压电功能梯度材料层中平行于边界的动态反平面裂纹问题．数值方法为采用积分变换和位错函数法将问题简化为Cauchy奇异积分方程，最后给出数值结果，讨论了载荷耦合参数、材料分布形式和裂纹位置等因素对断裂行为的影响．结果发现，载荷耦合参数对规一化应力强度因子的影响比对规一化电位移强度因子的影响大，而电载荷的加载方向将决定动态应力强度因子在不同阶段的行为．此外，电载荷的存在总是促进裂纹扩展，但裂纹在负的电载荷作用下比在正的电载荷作用下更易扩展．     

非高斯平稳相关载荷过程的线性组合

采用Winterstein的以矩为基础的上通率估计法，确定组合载荷的上通率及极值。利用Terada的矩估计法，确定组合载荷的统计矩。通过对具有不同概率密度函数的载荷过程的组合，分析了非高斯性和相关性对组合载荷特征值及载荷组合系数的影响。结果表明，当用平稳随机过程模拟载荷过程时，忽略非高斯性及相关性会导致组合载荷特征值的低估。