工程结构荷载的统计分析ppt课件.ppt

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1、荷载与结构设计方法第七章工程结构荷载的统计分析第七章工程结构荷载的统计分析本章内容第一节荷载的概率模型第二节荷载的代表值第三节荷载效应组合第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型（1）永久荷载一、工程结构的荷载分类及概率模型（一）荷载分类按随时间变化情况分类如结构自重，该类荷载表现为近似恒定。第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型（2）持久荷载如楼面活荷载，表现为一定时间段内量值恒定、各时间段量值可能不等、或某时间段不出现。第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型（3）短时荷载如地

2、震作用，表现为不经常出现、出现的时间很短、各时刻量值可能不等。第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型总荷载各种荷载具有随机性质，一般与时间参数有关，在数学上可采用随机过程概率模型来描述。第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型（二）荷载的概率模型设计基准期T内，荷载随机过程｛Q(t)，t∈[0，T]｝的最大值荷载统计分析关注的是QT，其为随机变量，需引入数学概率模型进行统计分析。第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型常见荷载统计分析模型：平稳二项随机过程概率模型：永久荷载、楼面活

3、荷载、风荷载、雪荷载、公路及桥梁人群荷载等；滤过泊松过程模型：车辆荷载等。第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型二、平稳二项随机过程（一）基本假定样本函数模化为等时段的矩形波函数，假定：第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型1）按荷载变动时间长短，将设计基准期T等分为r个相等的时段，=T/r（均匀变动）；2）每一时段内，荷载出现（即Q(t)＞0）的概率为p，不出现（即Q(t)=0）的概率均为q=1-p；3）每一时段内，荷载出现时，幅值为非负随机变量，且在不同时段上其概率分布函数是

4、相同的，记分布函数为FQ(x)=P[Q(t)≤x，t∈│Q(t)＞0]（任意时点荷载的概率分布）；4）不同时段上荷载幅值随机变量相互独立，且与荷载在各时段上是否出现无关。第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型（二）荷载统计参数荷载统计必须确定三个统计要素：（1）荷载出现一次的平均持续时间；（2）任一时段上荷载Q(t)出现的概率p；（3）任意时点荷载的概率分布FQ(x)。统计参数和p可通过调查测定或经验判断确定；参数FQ(x)是结构可靠度分析的基础，应根据实测数据，选择典型的概率分布进行优度

5、拟合。第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型（三）设计基准期内最大荷载的概率分布函数任一时段内的荷载概率分布函数FQ(x)设计基准期T内荷载最大值QT的概率分布函数FQT(x)第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型在T年内荷载平均出现次数为mm=pr结论：各种荷载在设计基准期T内最大值QT的概率分布函数FQT(x)均表示为任意时点分布函数FQ(x)的m次方。在每一时段内必然出现的荷载（p=1，如永久荷载等），此时m=r，有在每一时段内不一定都出现的荷载（p＜1，如风荷载、雪荷载等），近

6、似有第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型（四）荷载的统计特性（1）永久荷载G在T内取值基本不变（持续出现），即p=1，=T，时段数r=T/=1，则m=pr=1，FQT(x)=FQ(x)。设计基准期最大恒载的概率分布函数与任意时点恒载的概率分布函数相同。永久荷载的任意时点分布函数FQ(x)服从正态分布。第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型特点:荷载一次出现的时间＜T，在T内的时段数r＞1，且在T内至少出现一次，则平均出现次数m=pr≥1。不同的可变荷载，其统计参数、p以及任意时

7、点荷载概率分布函数FQ(x)是不同的。（2）可变荷载第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型a.楼面持久性活荷载Li(t)在T内都存在，p=1，其平均持续时间约为=10年，若T=50年，则有r=T/=5，m=pr=5，其样本函数见图。第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型b.楼面临时性活荷载Lr(t)持续时间短，以最近若干年内的最大一次荷载作为时段内的最大荷载Lrs，取m=5（已知T=50年），即=10，则其样本函数与持久性活荷载相似（见图）。第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的

8、概率模型c.风荷载W(t)按每年出现的最大值考虑，T=50年，该期间最大风荷载共出现50次，每年时段内，年最大风荷载必出现，因此p=1，则m=pr=50。年最大风荷载随机过程的样本函数见图。第七章工程结构荷载的统计分析第一节荷载的概率模型d.雪荷载S(t)按每年出现的最大值考虑，当T=50年时有r=50，每年时段内年最大雪必出现，因此p=1，则m=pr=50。年最大雪荷载样本函数与风荷载类似。e.人群荷载按每年出