用遗传算法搜索验算点的复杂响应面函数可靠度分析方法

响应面方法是地下复杂结构稳定可靠性分析的有效方法之一。目前常用的响应面函数不能模拟复杂结构极限状态方程曲面的多峰性。采用包含随机变量交叉项的二次函数从曲面状态上可克服这一缺陷。因此,提出采用带交叉项函数的响应面函数代替不带交叉项的响应面函数,同时对相应的试验设计程序进行改进以确定包含交叉项函数的具体解析表达式。由于该解析式的空间超曲面具有多峰性质,在试验程序中,引入遗传算法以搜索到全局的最优解,确定结构的可靠度指标和验算点。实例计算证明:该方法比采用不含交叉项函数的响应面方法精度要高。

基于合理验算点失效相关机械系统可靠性分析及仿真

以共因失效为研究背景,根据改进的一次二阶矩原理,探讨多重联合失效概率近似计算时合理验算点的选择及其确定方法,从共因失效的内在机理出发,揭示共因载荷的分散性是引起机械系统零件间失效相关性的本质原因,并建立失效相关系数及其主要影响因素之间的近似关系。针对典型机械系统,给出系统可靠度计算的一般表达式,利用条件可靠指标法,通过不断降维实现系统可靠度求解,并给出其计算方法。在此基础上编制Matlab程序,实现机械系统可靠性分析的计算机仿真。最后,通过算例进一步验证该方法的可行性、有效性。

验算点法(JC法)求解可靠指标β的一种新方法

介绍了一种求解可靠度指标方程组的新方法,此方法与传统求解复杂超越方程组的方法相比具有不易发散、收敛速度快和计算结果精度高的特点。介绍了一个计算实例能求出不同荷载效应ρ所对应的可靠度指标β。

基于JC验算点法的钢骨超高强混凝土框架节点抗剪承载力可靠度分析

通过对试验数据的分析,将钢骨超高强混凝土框架节点的设计参数作为随机变量,采用可靠度理论中的JC验算点法,对框架节点抗剪强度承载力可靠度进行了分析,统计了可靠度随各因素的变化规律。结果表明,钢骨超高强混凝土框架节点抗剪承载力可靠度随节点核心区体积配箍率的增大而增大,随荷载效应比的增大而减小;当柱轴压比增大时,其可靠度先稍微增大,然后减小。

基于验算点法的重力坝坝顶水平位移可靠度研究

该文基于验算点的方法,分析当混凝土材料为随机变量时,重力坝坝顶水平位移的可靠度,并选取某水电站重力坝作为工程实例进行计算分析。取重力坝截面三个不同区域的混凝土弹性模量作为随机变量,使用有限单元软件建模计算,得到坝顶水平位移的功能函数。接着,依据验算点法,分析该大坝坝顶水平位移的可靠度。

设计验算点新方法的应用及物理意义

通过对结构可靠度的理论研究,具体分析了目前成熟的结构点可靠度的计算方法,进而设计验算点法克服了中心点法的缺点,其具有不易发散,收敛速度快和计算结果精度高的特点。根据设计验算点法的几何意义与数学分析,得出在工程实际中的物理意义,使此种方法在解决结构可靠度分析问题中具有很大的实用性。

基于验算点法的地震力作用下边坡可靠性分析

为了给地震力作用下滇西南地区高边坡稳定性分析提供一种切实可行的可靠性分析方法，针对地震力作用下影响边坡可靠性计算的主要变量（主要考虑地震力的随机性和不确定性、边坡岩土体抗剪强度参数的不确定性），并全面考虑变量的实际分布规律和变量之间的相互关系，采用传递系数法建立引入地震力作用的边坡极限状态方程，再采用验算点法对极限状态方程进行求解，对其中非正态变量进行当量正态化处理。通过对极限状态方程的求解和分析，得出地震力作用对边坡可靠性指标的具体影响程度、滇西南地区高边坡可靠性指标、破坏概率分别与地震力之间的关系、地震力作用下影响边坡可靠性的主要变量的分布规律。结果表明：地震力的作用对边坡的可靠性指标影响显著，地震力作用下的可靠性指标相比于无地震力作用下减少了50％～97％；滇西南地区边坡稳定的可靠性指标随着地震力的增大而减小，破坏概率随着地震力的增大而增大；不同地震烈度下的水平地震峰值加速度均近似服从极值I型分布，抗剪强度参数均近似服从正态分布，且抗剪强度参数之间具有一定的相关性。

基于联合验算点和PNET法失效相关机械系统可靠性分析

针对JC法(一次二阶矩法)不适于求解高度非线性功能函数结构的可靠性问题。结合最大熵原理,在求解联合验算点的基础之上,对机械系统各失效模式功能函数进行线性转化,并进行了相关性分析。根据相关程度的大小,由概率网络估算技术(Probabilistic Network Estimation Technique,PNET)法的有关原则,找出系统主要失效模式,用主失效形式代替系统所有失效形式,给出了一种精确的可靠度分析的方法。最后结合算例,进一步验证了该方法的精确性和可行性。

并联结构体系联合验算点确定的渐近方法

联合验算点是并联结构体系可靠度分析中的一个重要概念。应用渐近手段,本文提出确定并联结构体系联合验算点的渐过方法,这种方法将一个复杂的优化问题转化为一个简单的构件可靠度分析问题。计算表明,这种方法收敛稳定,效率高。

基于验算点法的开裂RC桥梁时变可靠度计算

本文总结了桥梁结构可靠度的研究成果,综合考虑了桥梁运营期间,影响桥梁可靠度的各种因素:如荷载效应、碳化深度、钢筋锈蚀、粘结强度退化等。基于验算点法计算原理,编制MATLAB计算程序进行时变可靠度的求解。以福建省某在役开裂RC桥梁为依托工程,计算了该桥时变可靠度,并进行了剩余寿命的求解,根据相关计算结果得到了桥梁结构在运营初期以及结构失效期间时变可靠度下降最为迅速。相关结论也对养护时机的的合理选取提供了参考。

悬索桥主缆时变可靠度研究

悬索桥服役期内由于长期暴露在潮湿的大气环境中,极易受到大气、风雨的侵蚀,导致主缆承载力发生退化,会严重影响桥梁运营安全,需要评估腐蚀后主缆的可靠性。文章以某悬索桥为工程实例,建立了Midas Civil有限元计算模型,得到了主缆控制截面恒载和车辆荷载的荷载效应。根据主缆失效模式建立了极限状态方程,计算了主缆抗力年平均损失率为0.2%~0.4%时主缆控制截面的时变可靠度指标。研究表明,当主缆抗力退化较快时,运营80 a主缆的可靠度指标低于规范值,在设计时应采取防护措施降低运营期间主缆的腐蚀程度,以延长主缆的使用寿命。

一种新的边坡稳定性因素敏感性分析方法——可靠度分析方法

传统的边坡稳定性因素敏感性分析方法基于确定性计算,仅能得到边坡稳定性对各变量的敏感性大小,无法获得边坡稳定性对不同滑面位置上的同一岩土参数的敏感性。在可靠度分析基础上提出一种新的边坡稳定性因素敏感性分析方法——可靠度分析方法,该方法采用随机场模型来描述边坡滑面上岩土参数的空间变异性,通过验算点法优化求解实现,分析结果可得到边坡的最小可靠指标、概率临界滑面、参数敏感性因子在临界滑面上的分布曲线。研究结果表明,敏感性因子分布曲线随边坡尺度和岩土参数波动范围的相对大小变化而变化,根据边坡可靠度指标在临界滑面上的不同位置上的敏感性因子,可对边坡加固位置提出设计改进,将有限的加固措施加于敏感性因子较高的位置,能够更有效地提高边坡的稳定性,较之传统的边坡稳定性因素敏感性分析方法具有明显的优越性。

重力式挡土墙稳定性的结构体系可靠度分析

重力式挡土墙结构最主要的失稳模式是倾覆失稳和滑移失稳。为了计算重力式挡土墙稳定性的结构体系失效概率,首先分别建立重力式挡土墙结构抗倾覆稳定性和抗滑移稳定性的功能函数,然后引入结构可靠度分析一次二阶矩法中的验算点法(JC法)分别对两种失效模式进行计算,得出两个相应的可靠度指标。将两种失稳模式视为串联系统,由逐步等效平面法计算结构体系可靠度指标,最后由结构体系可靠度指标计算出该挡土墙稳定性的结构体系失效概率。根据上述方法,利用MATLAB程序计算了某挡土墙,得出了结构体系可靠度指标和结构体系失效概率。

面板堆石坝边坡稳定性可靠性分析及其应用

结合已有试验数据对堆石料的抗剪强度参数进行了统计分析 ,分别采用验算点法和统计矩法对面板堆石坝下游坝坡的稳定性进行了可靠性分析 ,结果表明了这两种方法在面板堆石坝边坡稳定可靠性分析中的适用性 ;进而以洪家渡面板堆石坝为算例 ,对其抗剪强度参数的统计量进行了敏感性分析 ,说明了对面板堆石坝边坡稳定性进行可靠性分析的必要性 ,对可靠性理论在岩土工程中的应用进行了有益的尝试 .

边坡稳定的有限元可靠度分析

在边坡的有限元分析中引入强度折减法求边坡的整体安全系数,在此基础上进行边坡的整体可靠度分析.这种方法不需对定值法的有限元分析程序作任何修改,无论是线性有限元问题还是非线性有限元问题都适用,且无需对各有限单元求单元的可靠指标,能一次性得出边坡的整体可靠指标,方便易用.并讨论了求导方法及可靠度分析方法对可靠指标计算结果的影响,指出了中心点法中功能函数型式选择的重要性,提出了验算点法中考虑参数间相关性时新的迭代方法.

利用差分法计算基于Spencer分析模式的边坡稳定可靠度

首先研究边坡稳定Spencer分析模式的过程和特点,归纳出安全系数的计算流程,发现Spencer模式下边坡稳定可靠度计算的难题在于安全系数是隐函数,导致偏导数无法计算,由此引进差分方法近似求解偏导数问题。其次依据复合函数求导方法,推导采用验算点方法求解Spencer模式下边坡稳定可靠度过程中各项偏导数的计算公式和可靠度指标的线性逼近循环迭代方法。基于上述研究,给出完整的验算点求解Spencer模式边坡稳定可靠度方法的7个分析步骤,以及每一步骤中的具体计算方法。最后采用该方法分析一个工程问题,并与蒙特卡洛模拟结果进行比较。结果表明,两者的计算结果十分接近;该方法精度可满足工程要求,同时工作量大大少于蒙特卡洛模拟方法,具有较好的工程应用价值。

基于认知聚类分区方法的边坡可靠度分析

提出了边坡可靠度分析的一种新的全局优化方法——认知聚类分区方法。该方法主要包括5个步骤:分区、随机抽样、计算极径L、回代、计算可靠指标及验算点。给出了相应的计算流程图,并编写了基于C语言的计算程序KCPREL。最后,以岩质边坡稳定可靠度问题为例证明了所提方法的有效性。结果表明,认知聚类分区方法能同时计算出可靠指标和验算点,并能获得全局最优解。该方法的计算精度和蒙特卡洛模拟方法相当,计算效率远远高于传统的蒙特卡洛模拟方法。此外,该方法在分析含有复杂的隐式及非线性功能函数的边坡稳定可靠度问题方面体现出明显的优越性。等步长认知聚类分区方法能全面且均匀地搜索角度,从而得到更准确的验算点。为了保证足够的计算精度及减小计算量,建议步长取10o以内。

一种计算结构可靠度的一元分解法

针对重要结构可靠度计算中的高精度要求,提出了一种用于结构可靠度计算的一元分解法,即采用一种新的分解方法,将考虑随机载荷、材料特性以及几何尺寸随机性在内的多随机量的功能函数在设计验算点处近似展开为由一系列一元函数项组成的多项式,在此基础上进行函数响应面的生成以及蒙特卡罗模拟来求解结构可靠度.与一次二阶矩法和二次二阶矩法相比,其计算次数没有显著增加,且考虑了二次以上高次项的影响,计算精度明显提高.结果表明,该方法能够准确高效地计算结构失效概率,为结构可靠度研究提供了一种新的实现途径.

计算结构可靠度改进的JC法

针对JC法在计算结构可靠度时有时不收敛的情况 ,提出了一种改进的JC法。该方法能解决功能函数为线性时JC法不收敛的问题 ,算例计算分析表明 ,提出的方法其精度与JC法一样 ,收敛速度比JC法快 。

钢管混凝土短柱极限承载力可靠度分析

基于《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001),利用一次二阶矩法(JC法)对圆钢管混凝土轴压短柱的极限承载力进行了可靠度校准。结果表明,钢管混凝土构件的可靠指标随着混凝土强度等级的提高而提高,随着钢材强度、含钢率及套箍指标的提高而降低;此外钢材种类、荷载组合以及荷载效应比等也对钢管混凝土构件可靠指标有一定程度的影响。按照建议的分项系数值,能较好的满足《建筑结构可靠度设计统一标准》可靠指标的要求。