结构动态可靠性的全随机过程模型

对现行结构可靠性分析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,提出了考虑结构动态可靠性的“全随机过程模型”方法。基于结构抗力与荷载效应相互独立的基本假设,充分依据结构抗力的变化规律,及结构荷载效应的统计规律推导得出该方法。该方法简单易行,方便工程应用。经计算验证,该方法结果比现行可靠度计算方法更精确,并且与之相协调。该方法可以为基于可靠性的结构评估和寿命预测及剩余寿命预测提供依据。     

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.     

既有预应力混凝土桥梁结构承载能力时变可靠度研究

文章在研究了既有预应力混凝土桥梁抗力和荷载时变特性的基础上,建立了现有预应力混凝土桥梁抗弯承载能力的时变可靠度计算模型,讨论了结构时变可靠度的计算方法,编制了可靠度计算实用分析程序,计算了时变可靠度指标,以我国高速公路桥梁中广泛应用的多座预应力混凝土T梁桥为例,在考虑其抗力时变特性的理论基础上,研究承载能力可靠度的衰减规律。     

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。     

基于分项系数法的既有框架结构可靠性评估

为了对既有框架结构的可靠性进行评估,采用全随机过程模型的简化模型,根据既有结构抗力与荷载的特点,建立了既有框架结构基于分项系数法的可靠性评估表达式;随后,应用现行规范中计算目标可靠度的校准法,在不降低结构可靠性指标的前提下,推导了不同目标使用期下最优荷载和抗力分项系数的计算公式,并通过编程计算了不同目标使用期的抗力和荷载分项系数,以及不同目标使用期下的地震作用折减系数.算例表明,该评估表达式可以比较方便地应用于既有框架结构的可靠性评估.     

在役梁式桥可靠度评估

针对在役梁式桥的可靠度进行评估,建立了桥梁系统可靠度计算的串并联计算模型.基于ADINA有限元软件建立考虑梁式桥桥梁检测损伤的有限元模型.根据桥梁受力特点建立了桥梁体系失效模型和失效路径的分析方法,进行了失效模型分析.利用评估载荷的极大值和抗力衰减的概率计算模型求得系统的时变可靠度并对可靠度进行评估.结果表明:改进的在役桥梁可靠度评估模型其评估结果与实际的桥梁检测结果相一致.     

基于分项系数法的既有框架结构可靠性鉴定表达式的研究

采用全随机过程模型的简化模型,根据既有结构抗力与荷载的特点,建立了既有框架结构基于分项系数法的可靠性鉴定表达式,采用现行规范计算目标可靠度的校准法,在不降低结构可靠性指标的前提下,推导了不同目标使用期下最优荷载和抗力分项系数的计算公式,编制程序计算了不同目标使用期的抗力和荷载分项系数。该鉴定表达式可以比较方便的应用于既有框架结构的可靠性评估。     

钢梁腐蚀相关性对钢-混组合梁桥体系可靠度的影响

服役环境中钢主梁的腐蚀本质上是一个随机过程,腐蚀深度随机变量既有时变性亦有空间性。现有测量方法只能获得单根钢梁腐蚀深度数据,尚不能明确结构体系腐蚀深度变量的联合分布模式,可能导致腐蚀结构体系可靠度计算模型失真。本文以某钢-混凝土组合梁桥为研究对象,首先建立了钢主梁腐蚀深度增长Gamma随机过程模型,并利用钢梁腐蚀深度实测数据对模型进行了验证;然后采用Kendall秩相关系数量化表征主梁腐蚀深度相关性,推导了腐蚀钢梁的时变抗力计算公式;最后基于Copula函数提出了考虑主梁腐蚀相关性的梁桥体系失效概率计算方法,对比研究了钢梁腐蚀相关性对钢-混组合简支梁桥体系可靠度的影响。研究结果表明：桥梁运营前期腐蚀相关性对梁桥受力性能影响较小,在运营中后期,中高程度的腐蚀相关性将会对梁桥体系的可靠度影响较大。研究提出了钢梁腐蚀空间相关性量化方法,获得了更精确的钢-混组合梁桥体系可靠度计算方法,可为组合梁桥体系的时变可靠度评定提供参考。     

考虑腐蚀影响的钢结构轴压构件可靠度预后分析

针对腐蚀会严重影响结构的性能甚至使其崩塌失效这一事实,基于蒙特卡洛方法和Weibull模型提出了钢管轴压构件考虑腐蚀的时变可靠度预测方法.首先利用幂函数模型替代钢材的实际腐蚀过程计算腐蚀厚度,其次利用蒙特卡罗方法计算不同年限时的腐蚀钢管轴压构件的可靠度,同时依据Weibull模型提出钢管在腐蚀作用下的可靠度随时间变化预测曲线.最后通过实际算例验证了所提方法的有效性.结果表明:Weibull模型可以较好地模拟腐蚀影响下的可靠度随时间变化的模型;提出的时变可靠度曲线与理论值吻合较好;考虑腐蚀影响的可靠度值在一定年限以后将会小于目标可靠度.     

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.     

钢筋混凝土结构施工期间可靠度的分析方法

施工期间对结构的安全性和可靠性有着严格的要求．由于施工过程中，结构是一个时变结构，结构的抗力是一个随机过程，荷载也具有与使用期不同的特点，所以有必要研究施工期间结构的可靠度．在已有的钢筋混凝土结构现场施工活荷载统计资料的基础上，考虑了抗力在施工期间随时间增长的特性，研究了结构的可靠度，分析了算例．结果表明：本方法切实可行，对施工期间的安全管理有一定的指导意义．     

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.     

结构可靠性估计的动态方法

本文用标值点过程来刻画结构抗力和荷载效应，导出了一个评估结构可靠度的动态模型用本文的方法去估计结构可靠度，能方便地了解结构随使用时间逐渐劣化的趋势，为结构的优化设计和维修决策提供了依据．     

现役结构模糊动态可靠度评估实用方法

针对现役结构特点,综合考虑了有关参数的随机性、结构失效准则的模糊性和抗力的时变性．提出了能使随时间变化的现役结构模糊动态可靠度复杂分析得到简化的实用评估过程,在阶段性评定上便于工程实际应用．文中计算了工程例题．     

时变不确定性机械设计方法

针对机械零件的应力和强度在不确定因素作用下的时变性,基于含有时变和随机因素的时变可靠度计算模型,提出了包含时变和随机因素的时变不确定性机械设计方法. 该方法以当前时刻为时间分析起点,不但考虑应力和强度受到随机因素的影响,而且考虑了在某一时刻t应力和强度的分布,讨论了其求解方法. 该方法是基于时变可靠度计算模型的时变概率设计方法,它同样可以应用于其他领域如结构工程领域.     

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.     

考虑荷载作用顺序的结构可靠度分析方法

针对JCSS推荐的荷载效应组合法假设荷载效应之间既相互独立又完全相关的内部矛盾和时段分析法对工程中的非平稳荷载效应过程无法实现有效分析的问题,对考虑荷载作用顺序的结构可靠度分析方法进行了研究.首先提出了非平稳荷载效应过程下的结构可靠度分析方法;其次考虑荷载作用顺序的影响,改进了结构在受多时段荷载作用下的可靠度计算模型;最后运用跨阈理论分析了结构损伤对可靠度的影响,推导出综合考虑非平稳荷载过程、荷载作用顺序和结构损伤的可靠度计算公式.算例分析表明:该方法适用性更广泛,计算结果更真实可靠.     

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.     

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.     

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.