时变可靠性的区间PHI2分析方法

时变可靠性问题中存在大量不确定性参数,对其进行不确定建模及时变可靠性分析具有重要的工程意义.传统方法评估承受随机载荷作用的结构可靠性时,通常假定强度、刚度、阻尼等随机变量的分布参数是确定的,但是实际工程中很多情况难以给出分布参数的精确值.本文针对分布参数为区间的一类随机不确定性问题,提出了一种求解时变可靠性的区间PHI2方法(简称I-PHI2),可获得结构在设计周期内的时变可靠性区间.首先,针对分布参数为区间的不确定性问题建立时变可靠性分析模型;其次,采用区间分析方法确定随机变量和随机过程的区间分布参数,同时对其进行标准化处理;再次,推导了含区间参数的跨越率解析表达式,获得了跨越率的上下边界;最后,采用传统的时不变可靠性工具一次二阶矩方法进行求解,获得了结构时变可靠度指标和失效概率的区间.通过两个数值算例验证了I-PHI2方法的有效性.     

基于可靠性分析的近海工程结构分析与评价

计算了BS3导管式海洋平台及其基础和甲板支腿结构系统在淹没深度为7.5m到12m范围内的失效概率Pf,提出了平台的非线性结构计算模型,确定了作用在平台、甲板和连桥上的载荷,最后分析了系统抗力和平台的可靠性。根据可靠性分析结果,提出邮延和平台使用寿命的技术措施。该项目的计算方法和研究成果可供类似结构分析和工程实践参考。     

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。     

海洋平台结构可靠性分析

为了延长近海平台的使用寿命,需要对现役平台结构进行可靠性分析与评价．介绍了可靠性方法及其在近海平台极限状态设计和结构评价中的应用,给出了理论公式和实际计算方法．描述了ＦＳ１导管架海洋平台结构极限状态设计和结构评价时所考虑的三种失效情形：（１）平台失效;（２）甲板支腿失效;（３）基础失效．首先提出平台的非线性结构计算模型,然后确定作用在平台、甲板和过桥上的载荷,最后分析计算系统抗力和平台的可靠性．研究结果表明,当沉没深度达１０．６５ｍ时,平台失效概率达１／１０００．根据分析结果,提出了延长平台使用寿命的技术措施。本项目研究所采用的计算方法和研究成果可供类似结构分析和工程实践参考．     

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).     

考虑验证荷载的既有结构可靠度计算研究

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,本文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三个因素下,选取了线性功能函数和非线性功能函数,考虑恒载和活载共同作用的可靠度计算。计算结果表明,影响既有结构可靠度的三个主要因素中,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）。     

基于累积损伤的张力腿平台疲劳及时变可靠性评估

张力腿平台在各种恶劣海况和复杂交变载荷作用下,平台结构疲劳破坏是结构失效的重要形式.首先,基于累积损伤的疲劳寿命谱分析方法,系统地建立了平台关键部位的疲劳可靠性分析方法.然后,建立张力腿平台的整体结构模型,计算得到其在工作海况下主体结构的应力传递函数.同时引入疲劳累积损伤增加函数,提出了一种针对平台各关键部位的疲劳可靠性的时变性分析方法,得到张力腿平台的时变疲劳可靠度,并通过实例计算验证了方法的适用性和可靠性.     

装配式公路钢桥弦杆计算模式不定性K_p的计算

一、前言在工程结构可靠性分析中,结构构件抗力是必不可少的变量之一。因此,了解结构构件抗力的统计分布规律,是工程结构可靠性分析的基础。严格说来,结构构件抗力R是与时间有关的随机过程。为了简单起见,通常将抗力视作与时间无关的随机变量。要直接获得抗力的统计资料,并确定其统计参数和概率分布类型,     

结构的模糊可靠度分析

结构的可靠度不仅与确定影响因素和不确定影响因素有关,而且与破坏准则的模糊不确定性有关．考虑到这些不确定性因素的影响,利用结构可靠性理论和模糊数学,讨论和分析了结构破坏的隶属函数的内涵,并提出了一种计算结构的模糊可靠度的公式．以预应力空心板为例进行了验证计算,分析了结构抗力变异系数、荷裁效应容差以及结构抗力容差等对结构模糊可靠度的影响．实践证明,所得到的结论与实际情况相符．     

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.     

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.     

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。     

含重合器式馈线自动化的配电网可靠性评估

重合器式馈线自动化能有效提高配电网供电可靠性,对量化分析配电网可靠性的影响具有理论与实际意义。基于配电网分区思想重新划分配电网负荷区域类型,结合重合器式馈线自动化系统的概率模型及运行逻辑,根据供电恢复过程中各个阶段分段器的不同失效情况及其影响后果分析,推导不同类型负荷点的自动恢复供电概率与期望恢复供电时间,最终实现含重合器式馈线自动化的配电网可靠性指标量化评估。通过对算例的详细评估分析,验证了笔者所提模型的正确性和有效性。     

长期荷载作用下SFRC梁承载能力极限状态可靠性分析

为分析长期荷载作用下SFRC梁承载能力极限状态可靠性的时变规律,基于持荷10年的SFRC梁抗弯试验结果,建立了SFRC梁承载能力极限状态时变可靠性分析模型.对于Ⅰ系列梁(持荷水平不变、钢纤维掺量改变)和Ⅱ系列梁(持荷水平改变、钢纤维掺量不变),将等效抗力法和一次二阶矩法相结合,求得其时变可靠指标,并预测了100年长期荷载作用下可靠性的时变规律.结果表明:对于Ⅰ系列梁,钢纤维体积分数为0.5%是最佳掺量;对于Ⅱ系列梁,外荷载越小,可靠指标越大,抗弯承载力越大,外加荷载越接近,可靠指标越接近;在服役期内SFRC梁可靠指标先上升后下降,当钢筋开始锈蚀,可靠指标曲线出现拐点,导致梁正截面抗弯承载力下降明显.     

基于多层Bayes先验抗力模型的结构信息更新

根据结构抗力蜕化的特点，针对模型选择和模型参数的主观不确定性，建立了多层Bayes先验抗力模型，推导了基于直接检测、同类结构检测、荷载验证3种具体信息的模型更新方法．算例分析表明，多层Bayes先验抗力模型可以较好地考虑主观不确定性，由此实现的信息更新能够综合先验信息和结构具体信息，使主观不确定性得到减小，结构可靠性评估预测更为接近真实情况．     

受腐蚀结构的抗震承载能力可靠度

分析了腐蚀环境对结构抗力的影响、抗力衰减模型、地震危险性、地震对结构的作用.在描述地震发生的随机性时,采用了目前国内外广泛应用的泊松过程模型.用一个简化的结构抗力衰减模型,忽略了结构抗力变异系数随时间的变化.根据地震发生的随机性和结构抗力随时间变化的特点,提出了腐蚀环境下随机烈度和确定烈度地震时结构承载能力可靠度的分析方法.给出了在随机烈度和确定烈度地震作用下,受腐蚀结构承载能力失效的概率计算公式.算例分析表明,当结构处于严重腐蚀环境时,其地震作用下的承载能力可靠度有明显的降低.图2,参8.     

轻木结构正交主轴齿板连接承载力试验及分析

为确定轻型木结构正交主轴金属齿板连接节点的受力一变形性能及板齿极限承载力、齿抗滑移承载力,对40个齿板节点试件进行了荷载平行于木纹方向的加载试验.在试验基础上,利用最小二乘原理对数据进行了Foschi公式的曲线拟合,得到该种齿板的荷载-变形曲线;利用概率统计方法对试验数据进行拟合检验,得出该种齿板承载力的概率分布模型,确定了该种齿板的板齿极限承载力标准值和齿抗滑移承载力标准值.分析结果表明,该类节点延性较好,变异性较低.     

基于可靠度理论的嵌岩桩自平衡转化系数研究

嵌岩桩作为桩基础的重要分支，在基础工程领域已得到广泛使用，其竖向承载力通常认为由桩侧摩阻力和桩端阻力两部分组成。统计了5个实际工程中合计62组分别采用传统静载法和自平衡法的嵌岩桩竖向极限承载力对比测试数据。对测试数据进行了归一化处理之后，采用贝叶斯优化计算了服从对数正态分布的模型因子统计参数。挑选了合适的可靠度指标求解方法计算了不同自平衡转换系数对应的嵌岩桩竖向承载力的可靠度指标，分别探讨了活载效应与恒载效应比值、安全系数以及荷载效应统计参数等因素对可靠度指标的影响。结合各行业规范并考虑最不利原理确定了嵌岩桩竖向承载力合适的目标可靠度，给出了该目标可靠度对应的自平衡转换系数推荐值。     

台风浪对掠海飞行器击水概率的影响

利用CCMP风场驱动目前国际先进的第3代海浪模式WW3,对发生在中国海的台风浪进行数值模拟,在国内首次利用来自日本、韩国的海浪观测资料,对模拟数据的有效性进行检验,并分析台风浪对掠海飞行器击水概率的影响,为提高导弹等掠海飞行器的生存和突防能力提供参考。研究发现：（1）模拟的海浪数据与观测数据具有较好的一致性,WW3模式较好地刻画了发生在中国近海的台风浪过程;（2）击水概率的大小因飞行高度呈现较大差异;（3）通过对3个转向型台风的分析发现,台风西行时,击水概率的大值区主要分布于第1、第4象限,北上时,击水概率的大值区主要分布于第1、第2象限,东北行时,击水概率的大值区主要分布于第1象限;（4）台风西行、北上时,台风中心位于击水概率大值区的南部,东北行时,台风中心位于击水概率大值区的西部。