浅谈结构可靠性研究及方法.pdf

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1、２０１４年第５期（总第１３４期）江西建材应用研究浅谈结构可靠性研究及方法■罗旭虹■湖南省交通职业技术学院建筑工程学院，湖南长沙４１０１３２摘要：结构可靠性理论对结构设计是否符合安全可靠及耐久实用起到重要作增加不多的条件下，可对可靠度指标进行精度较高的近似计算，求得满用。阐述了结构可靠性的主要研究方向，介绍了一次二阶矩法、Ｍｏｎｔｅ－足极限状态方程的“验算点”设计值，便于根据规范给出的标准值计算Ｃａｒｌｏ法、界限理论、ＰＮＥＴ法及分枝限界法等结构可靠度分析方法，并对分项系数，以利于设计人员采用惯用的多系数设计表达式。其优缺点进行了评述，为工程的实际运用提供了一定的参考。对于结构

2、可靠度分析中的非正态随机变量，验算点法用当量正态关键词：结构工程可靠性研究分析方法评述化的方法将非正态随进变量“当量”为正态随机变量，从而应用正态随机变量可靠度的计算方法计算结构的可靠度指标。李云贵等提出了映结构可靠性理论是工程结构设计理论的重要组成部分。所谓可靠射变换法，用数学变换的方法将非正态随机变量变换为正态随机变量，性就是工程结构在规定的条件下和时间内，完成预定功能的能力，可靠问题同样可以得到解决。［１］性的概率度量称之为可靠度。自从Ｆｒｅｕｄｅｎｔｈａｌ应用概率理论分析赵国藩等引用当量正态化的方法，将非正态随机变量先行“当量结构可靠度至今，结构可靠性已从简单、静止、

3、定量的理论分析阶段进正态化”，然后按两个或多个正态随机变量的情况进行计算，提出一种入到复杂、动态、定性定量相结合的实用研究阶段。为工程实际应用的一次二阶矩法，简称“实用分析法”。１结构可靠性研究２．２Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ法１．１结构生命全过程可靠性研究Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ法是以数理统计理论为基础，用数值模拟来解决与一个结构从施工建造到投入使用，再到使用若干年后，结构性能逐随机变量有关的实际工程问题的方法。对随机变量的数值模拟相当于渐退化进入老化期，经历了一个类似人类的生命过程，即幼年期、中年一种“试验”，故也称为统计试验法或计算机仿真。该方法按照某种分期、老年期。结构可靠

4、性在其生命全过程的各个阶段是相辅相成的，如布情况来产生相应的模拟随机数和试验点，然后根据试验点的实际分果不能保证结构施工建造期必要的可靠性，就不能确保结构正常使用布情况，近似地得到结构或构件的失效概率。当试验点的数量足够多期间达到设计目标可靠度的要求。因此，结构全生命过程可靠性研究即模拟次数足够多时，可以得到相当精确和真实的结构或构件失效概是一个具有工程实际意义和广泛应用价值的重要研究方向。率的解答，常用于结构可靠度各种近似方法计算精度的检验和计算结１．２结构体系可靠性的研究果的校核。结构体系的失效是由于结构构件的逐步失效而引起的，高可靠性２．３界限理论的构件并不一定能保证组

5、成高可靠性的结构。按照结构体系失效模式系统可靠度界限理论的发展大体可分为三个主要阶段：简单界限理间的逻辑关系，可分为串联体系和并联体系。结构体系可靠度分析主论、二阶界限理论、高阶界限理论。简单界限理论仅利用了模式失效概率本要包括两个方面：一是寻找主要的失效模式；另一是计算结构体系的失身的信息，未考虑模式间的相关性影响。Ｄｉｔｌｅｖｓｅｎ提出的二阶窄界限理论效概率。考虑了两两失效模式间相关性的影响，为进一步减小系统综合失效概率的１．３结构动态可靠性研究估值区间，可采用三阶和三阶以上的高阶可靠度界限理论。当结构强度和施加于结构上的应力随时间的变化不可忽略时，需２．４ＰＮＥＴ法要考

6、虑时间因素的影响，这就是动态可靠性研究的问题。如施工期由ＰＮＥＴ法是概率网络估算技术的简称，其基本思路是认为结构有于混凝土强度随龄期的发展，结构抗力逐渐提高。而结构在使用期间主要失效机构和次要失效机构之分。通过确定系统的主要失效机构，由于疲劳、腐蚀、损伤累积等原因，结构使用一段时间后抗力逐渐降低。将它们之间的相关性进行分组，每一组中选定一个代表机构，这个代表由于实际结构抗力与荷载的随机过程难以建立，结构动态可靠性研究机构与该组中的其它所有机构高级相关。根据相关条件，显然该代表还有不少困难，有的问题可通过转化为静态可靠性问题加以解决。机构可以代表该组所有机构的失效概率。１．４基

7、于可靠度的结构优化设计２．５分枝限界法以可靠度为基础的优化设计是结构优化设计的一个重要方面。传分枝限界法是在增量荷载法研究的基础上提出的一种系统可靠性统的方法要分别在两个层次上迭代，对于由多个构件组成的大型复杂方法，包括安全裕度自动生成、主要失效路径选择及系统失效概率计算结构，计算量过大。以可靠度为约束的结构优化设计实用方法，体现了三个部分。该方法考虑了所有构件各种失效组合和系统失效的全部失分部优化的设计思想，避免了在构件层次上的反复迭代，提高了优化设效路径，并从中选出主要失效路径计算系统的可靠性指标，