相关情况下Hasofer-Lind可靠度指标的求解

岩土工程的可靠度计算中 ,基本变量之间往往存在着较强的相关性。阐述了相关情况下Hasofer Lind可靠度指标计算的几种方法 :正交变换法 ;改进的验算点一次二阶矩法 ;Monte Carlo模拟法 ;优化求解法。在用优化方法求解可靠度指标 β时 ,利用 MicrosoftExcel中的规划求解器来进行优化求解 ,避免了相关变量的独立变换以及求极限状态函数对基本变量的偏导数这两个问题。实例比较了不同方法的求解结果。

土坡稳定Hasofer-Lind可靠度指标的计算方法

工程中较为常用的是Hasofer和Lind提出的不变二阶矩可靠度指标,可采用正交变换法、MonteCarlo法、优化等方法求解β值。使用优化方法求解Hasofer-Lind可靠度指标,避免了相关变量的独立变换以及求极限状态函数对基本变量的偏导数这两个问题。本文明确了Hasofer-Lind可靠度指标的物理意义,提出了Hasofer-Lind可靠度指标在Fortran语言中的优化求解方法,通过与Excel规划求解器计算结果对比,表明本方法计算结果可靠,多变量情况下可靠度指标能够迅速收敛。该方法直接在基本变量空间求解,与已有的利用Fortran语言编制的边坡稳定程序无缝连接,除了可以用于求解边坡稳定分析中c和φ相关问题之外,还可以计算考虑土工参数空间变异情况下的土坡可靠度指标。

基于套索与优化算法的矿山岩质边坡可靠度研究

【目的】为解决拟合边坡极限状态方程时存在的过拟合与共线性等问题,且为获得更符合实际的安全系数,在考虑剪胀角的基础上,建立基于LASSO-GA-PSO的矿山岩质边坡可靠度分析模型。【方法】通过将Slide与FLAC3D相结合的方法,计算考虑剪胀角变化的边坡安全系数;采用LASSO对数据进行拟合,获得相应的极限状态方程;编写用遗传算法与LHS优化的自适应粒子群算法程序,建立基于LASSO-GA-PSO的边坡可靠度分析模型,进而确定边坡的可靠度指标。【结果】二次带交叉项的LASSO-GA-PSO模型所得的可靠度指标为2.3257,略小于LASSOMonte-Carlo的2.3879,误差为2.6%。【结论】模型具有较好的优化结果,可为类似工程提供参考。

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。

边坡稳定确定性设计与可靠度设计的安全判据等价性充分条件

边坡稳定设计中不可避免地存在多种不确定性,确定性设计方法难以合理地考虑各种不确定性。相对而言,可靠度设计方法能够定量考虑岩土工程设计中的不确定性因素。确定性设计与可靠度设计采用了不同的安全判据,具有相同安全系数的设计方案的可靠度水平可能不同,导致两种设计方法的设计可行域不一致(即两种设计方法安全判据不等价),阻碍了可靠度设计方法在工程实践中的应用。相对安全率和广义可靠指标相对安全率建立了两种设计方法安全判据之间的定量联系,将广义可靠指标相对安全率应用于边坡稳定可靠度设计,提出边坡稳定确定设计与可靠度设计的安全判据等价性充分条件。基于随机场模型研究了单层和双层土质边坡确定性设计与可靠度设计的等价关系。结果表明:考虑空间变异性条件下,单层边坡可以满足所提充分条件,确定性设计与可靠度设计可以得到相同的设计可行域;相反,双层边坡不满足所提充分条件,难以建立两种设计安全判据的等价关系。

重载并行对中小跨径梁桥可靠度的影响

为研究重载并行作用对中小跨径梁桥可靠度的影响,基于最不利效应提取实测重载数据,对比计算了所有车辆并行概率与重载并行概率,提出了基于随机车队流的重载并行实况模拟方法,分别建立了T梁桥、箱梁桥和空心板梁桥有限元模型,考虑材料性能及截面几何尺寸随机变异性对结构抗力的影响,采用JC法分别计算不同重载并行和主车道单车作用下各主梁的可靠度指标。研究结果表明:重载并行时主梁构件的可靠度指标显著降低,与单车作用相比,可靠度指标最大降低了40%,仅达到规范目标可靠度的50%左右;同时,重载并行对箱型梁桥可靠度的影响最大,各构件的计算可靠度指标为2.3~3.7,相对单车作用降低了23%~40%。

基于模糊分布参数的元件和结构系统的可靠性度量指标分析

在元件强度和外载的分布参数未知的情况下，本文提出利用已有试验和专家经验采用模糊数对这些未知参数进行定量描述，并给出基于可靠度指标和基于失效概率的两种元件的可靠性度量指标估计方法。比较这两种指标的结果表明，对于正态型的分布和隶属函数，基于失效概率的元件可靠性度量指标更能反映参数模糊性对元件的安全程度的影响。本文提出的方法还可以推广应用于结构系统，从而给出结构系统诸分布参数为模糊数时的可靠性度量指标估计方法。

强度参数对土坡稳定可靠度指标的影响分析

从影响土坡稳定的主要因素——强度参数c,φ出发,建立考虑数值变化的定值模型、建立考虑变异性及互相关性的随机变量模型和建立考虑自相关性的随机场模型,采用简化毕肖普法和Rosenbleuth法,着重研究强度参数c,φ对土质边坡可靠度指标的影响。从研究成果中并获得了一些可供工程设计借鉴的有益结论:c对土坡稳定影响较小,但φ在边坡稳定的计算中是最敏感的因子,其数值和变异性对安全系数和可靠度指标计算结果影响很大,在作计算时要求所提供φ的数据应更为精确;在实际工程计算中未考虑强度参数c,φ的互相关性和自相关性得到的可靠度指标较实际工程中的要小,是偏安全的,可作安全储备。

求解结构可靠度指标的一种新算法

从计算机搜索的角度出发,提出了一种计算结构可靠度指标的新方法。该法避免了传统的可靠度分析方法(JC法)对复杂非线性功能函数计算不收敛的麻烦,且该法不需对功能函数求导,能广泛应用于复杂非线性功能函数的求解。

高堆石坝非线性强度指标坝坡稳定可靠度分析方法研究及工程应用

证明了按Fs-1和MR-MS两种方式构建功能函数的数学等效性,提出基于邓肯非线性强度准则、简化毕肖普法、中心差分法、一次二阶矩法及Fs-1,MR-MS两种功能函数的非线性强度指标坝坡稳定可靠度分析的新方法,探讨可靠指标β对非线性强度指标的敏感性以及非线性强度指标相关性对β和临界滑弧位置的影响,得到以下结论:(1)按Fs-1和MR-MS两种方式构建功能函数得到的β相差不超过0.5%,由于按MR-MS构建功能函数可以直接计算对随机变量的偏导数,因此,建议按此方式进行可靠度分析。(2)一次二阶矩法的β计算值相对Monte Carlo法的误差小于2%。可靠度灵敏系数反映出β随φ0的增大和Δφ的减小而增大,且β对φ0的敏感性更为显著。由此可见,φ0参数的合理确定对工程的安全和经济性至关重要。(3)φ0和Δφ的相关性对β和临界滑弧的位置影响比较明显。β随相关系数的增大而渐增,最大增幅达15.67%,同时临界滑弧的位置逐渐向坡外移动,表明不考虑相关性的计算结果偏于安全。(4)对双江口土质心墙堆石坝坝坡稳定的可靠度分析证明了所提方法的合理性,各典型工况的最小可靠指标βmin及临界滑弧的位置符合工程实际,坝坡稳定可靠度满足相应规范要求。

用蒙特卡洛(Monte-Carlo)方法计算岩土工程的可靠度指标

本文利用Monte-Carlo方法计算岩土工程中的失效概率P_f以及可靠度指标β,并和JC方法或当量正态化的计算方法进行了比较。由于Monte-Carlo方法简单,易于编制程序并能适应极限状态方程高度的非线性、随机变量的非正态。计算结果表明,所得的结果相对精确。

基于一次二阶矩可靠度指标的车辐式结构索长误差控制限值研究

推导了中心对称车辐式结构索力变化与索长误差的关系;基于可靠度理论,提出了一种通过控制一次二阶矩可靠度指标确定拉索索长误差限值的方法;结合深圳宝安体育场车辐式结构,给出了制索过程中索长的控制标准。研究结果表明:所提出的方法能够为车辐式结构的制作加工提供依据,保证初始预应力态索力的精度;控制拉索制作安装中的索长误差对于采用定尺定长设计与张拉的车辐式结构有重要指导作用。

土坡稳定可靠度指标分析

提出了一种适用于均质粘性土坡的定积分解法 ,用实用的优化方法计算土坡稳定的可靠度指标 ,并分析了土坡可靠度的一些规律。所用计算公式直接在基本变量空间求解 ,避免了求偏导数和正交变换工作。由于稳定分析时最危险滑弧事先并不知道 ,因此用优化方法求可靠度指标具有巨大优越性。利用 Excel中的规划求解器求解了安全系数和可靠度指标。

基于破坏指标界限值的结构抗震可靠度分析

结构抗震可靠性的分析一般即采用动力可靠度的研究方法进行。本文提出了进行结构抗震可靠度分析与计算的一种新方法,即基于破坏指标界限值的结构抗震可靠度分析方法。该方法在标定结构破坏指标范围进行破坏等级划分的基础上,采用JC法对结构在不同烈度地震作用下的各破坏状态概率进行计算,从而完成对结构抗震可靠性的分析。计算实例表明,该方法与经典动力可靠性分析所得结论相一致,这表明了本文方法的正确与可靠。

考虑目标可靠指标时变的既有桥梁动态可靠度评估

目标可靠指标是结构可靠性鉴定的基本依据,目前,既有桥梁可靠度评定都没有考虑目标可靠指标的时变性,可能会导致评估结论出现偏差。对考虑目标可靠指标时变的既有桥梁动态可靠度评估方法进行探讨。基于该方法,对马迹塘公路桥进行承载能力可靠度评估,并预测该桥的剩余寿命。

使用碳纤维板加固的RC梁桥服役过程可靠度指标分析

基于大气环境下混凝土强度的衰减模型和钢筋的锈蚀模型,考虑材料性能、几何参数和计算模式的不定性,建立了服役RC桥梁加固前和加固后的抗力时变模型。并结合一座实桥运用JC验算点法,计算出了服役50年的桥梁在加固前和加固后的可靠度指标,加固前可靠度指标降为3.576 4,通过碳纤维板加固后可靠度指标提升至4.611,满足了规范对可靠度指标的要求,且在今后50年服役中都能满足可靠度要求。算例分析表明该加固方案是可行的。最后对恒载的变异系数和活载的变异系数进行了分析,发现汽车活载对可靠度指标的影响最大,验证了交通量的变化是影响目前桥梁结构功能退化的主要原因这一结论。

挡土墙稳定性安全系数与可靠度指标的关系

寻找重力式挡土墙抗倾覆稳定性安全系数和抗滑移稳定性安全系数与对应可靠度指标的关系.针对甘肃某粘土边坡设计36种不同截面尺寸的挡土墙,利用MATLAB程序分别计算每种挡土墙的安全系数和可靠度指标,可靠度指标的计算方法为一次二阶矩法中的验算点法.分别绘制抗倾覆稳定性安全系数和抗滑移稳定性安全系数与可靠度指标的关系曲线图,可以看出可靠度指标随着对应安全系数的增大而增大.

工程结构可靠度指标计算的混沌搜索方法

基于可靠度指标b的几何涵义提出了一种用混沌搜索工程结构可靠度指标和设计验算点的新方法该方法利用混沌内在的随机性与遍历性进行求解最终获得全局最优算例结果表明该方法简单实用性能良好能够处理基本随机变量的非正态分布和变量之间的相关性是解决非线性功能函数可靠度问题的有效途径

利用矩点估计法简化响应面可靠度指标的计算

针对响应面可靠度指标计算方法的缺陷,将罗森布鲁斯统计矩点估计法引入到经典响应面方法中对其进行改进。改进后响应面方法,考虑基本随机变量偏态情况,改变了模拟试验中随机变量抽样值的计算方法;直接采用了统计矩计算可靠度指标,使可靠度指标的计算在真实极限状态曲面的某些特殊点上进行;在计算过程中不需拟合近似极限状态曲面和对非线性方程进行线性化处理,不产生迭代误差和累积误差,计算过程简洁明了。最后分别利用改进的响应面方法和经典响应面方法分析了某一矿山大型工程的稳定可靠性,并以蒙特卡洛法计算结果作为准精确解进行了比较,计算结果满足工程要求。

一种求算结构可靠度指标的新方法

为解决结构功能函数在结构设计点附近非线性程度较高时,一次可靠度计算方法(如JC法)不收敛的问题,提出一种新的可靠度计算方法。该算法根据结构可靠指标的几何意义,先将迭代点靠近极限状态面,再通过在极限状态面上搜索下一迭代点,逐渐减小极限状态面上的点到标准正态空间中坐标原点的距离,从而达到收敛的目的。与其他方法相比,该方法不用选取算法参数,在计算效率和鲁棒性方面都有较好的优势,尤其在极限状态函数非线性强的情况下优势更为明显。