工程荷载与可靠度设计原理期末

工程荷载与可靠度设计原理A 卷

一．单项选择题（每题1分，共15分）

1．工程结构上的作用按时间分类可分为永久作用、可变作用和偶然作用，（ C ）内属于永久作用。

A ．雪荷载

B ．人群荷载

C ．混凝土收缩

D ．温度变化

2．可变荷载在结构使用期间经常达到和超过的值称为荷载（ C ）。

A ．标准值

B ．组合值

C ．准永久值

D ．频遇值

3．桥梁上作用的车辆冲击力和制动力属于（ B ）。

A ．永久作用

B ．可变作用

C ．偶然作用

D ．自由作用

4．国际标准ISO2103在计算梁的楼面活荷载效应时，对住宅、办公楼或其房间建议按下式（ A ）对楼面均布活荷载乘以折减系数λ。

A ． A .3

30+=λ （A>18m 2） B ． A .3

50+=λ （A>36m 2）

C ．n ..6

030+=λ （n ≥2） D ． n ..6

050+=λ （n ≥2）

5．桥梁结构整体计算采用采用车道荷载，车道荷载由（ D ）组成。

A ．均布荷载

B ．集中荷载

C ．车辆荷载

D ．均布荷载和集中荷载

6．位于流水中的桥墩，当桥墩迎水面为（ B ）时，受到的流水压力最小。

A ．方形

B ．圆端形

C ．矩形

D ．尖端形

7．大气以梯度

《工程荷载与可靠度设计原理》习题解答

1 荷载与作用

1.1 什么是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？

结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称，包括直接作用和间接作用。引起结构产生作用效应的原因有两种，一种是施加于结构上的集中力和分布力，例如结构自重，楼面的人群、家具、设备，作用于桥面的车辆、人群，施加于结构物上的风压力、水压力、土压力等，它们都是直接施加于结构，称为直接作用。另一种是施加于结构上的外加变形和约束变形，例如基础沉降导致结构外加变形引起的内力效应，温度变化引起结构约束变形产生的内力效应，由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。它们都是间接作用于结构，称为间接作用。

“荷载”仅指施加于结构上的直接作用；而“作用”泛指使结构产生内力、变形的所有原因。

1.2 结构上的作用如何按时间变异、空间位置变异、结构反应性质分类？

结构上的作用按随时间变化可分永久作用、可变作用和偶然作用；按空间位置变异可分为固定作用和自由作用；按结构反应性质可分为静态作用和动态作用。

1.3 什么是荷载的代表值？它们是如何确定的？

荷载代表值是考虑荷载变异特征所赋予的规定量值，工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表

《工程荷载与可靠度设计原理》习题解答

1 荷载与作用

1.1 什么是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？

结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称，包括直接作用和间接作用。引起结构产生作用效应的原因有两种，一种是施加于结构上的集中力和分布力，例如结构自重，楼面的人群、家具、设备，作用于桥面的车辆、人群，施加于结构物上的风压力、水压力、土压力等，它们都是直接施加于结构，称为直接作用。另一种是施加于结构上的外加变形和约束变形，例如基础沉降导致结构外加变形引起的内力效应，温度变化引起结构约束变形产生的内力效应，由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。它们都是间接作用于结构，称为间接作用。

“荷载”仅指施加于结构上的直接作用；而“作用”泛指使结构产生内力、变形的所有原因。

1.2 结构上的作用如何按时间变异、空间位置变异、结构反应性质分类？

结构上的作用按随时间变化可分永久作用、可变作用和偶然作用；按空间位置变异可分为固定作用和自由作用；按结构反应性质可分为静态作用和动态作用。

1.3 什么是荷载的代表值？它们是如何确定的？

荷载代表值是考虑荷载变异特征所赋予的规定量值，工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表

线荷载集度定义与平行分布荷载简化计算

７２

力学与实践２００５年第２７卷

３刚体定点转动的几何描述

刚体运动中，还有一种常见的基本运动，就是刚体的绕定点运动．当刚体转动时，若体内有一点在空间的位置保持不变，则称这种运动为刚体绕定点运动【１】．

在这里，我们以定点０为坐标原点，定坐标系为Ｏｘｙｚ，与刚体固结的动坐标系为Ｏｘ７Ｙ７２７，三个方向的单位向量分

其中向量ｕ＝（Ｌ０１，ｕ２，∽３）．

当刚体绕定点做有限转动时，任一点转过的位移可通过对上式积分得到

△ｒ＝．／：ｏｔｖｄｔ＝／‘ｗｒｄｔ＝／ｏ。ｕ出×ｒ＝力×ｒ（１１，

ｘ

别取为ｅ＝｛ｅ－，ｅ２，ｅ３）．当刚体瞬时转过任意一角度时，变

换前后动坐标系随之转动，但动坐标系在变换前后依然满足

ｅＴ．ｅ：Ｊ

其中力与积分式（９）后得到的相应的反对称矩阵对应．

从式（１０）和式（１１）可以看出，刚体绕定点转动的公式

与刚体绕定轴转动的公式在形式上完全一致．因此我们可以得到有限转轴定理［２】：刚体做定点转动时，它的任一位移

两端求导可得

面警．ｅ－－｝－ｅＴ．面ｄｅ“面‘ｕ

可以由绕通过固定点。的某轴Ｌ转过一角度△妒来实现，其中相应的转轴沿着瞬时向量ｕ＝（０｝１，０｝２，０；３）的方向．

对于自由运动的刚体，可以将刚

　 计算机应用 　

工程结构可靠度计算的Matlab实现

章慧健

(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031)

　　【摘　要】　从基本原理和相关算例分析两方面,阐述利用功能极其强大的科学和工程计算数学软件系统Matlab的优化工具箱和随机数发生器实现工程结构可靠度的多种计算方法。　　【关键词】　结构可靠度;　优化工具箱;　蒙特卡罗法;　随机变量;　Matlab软件　　【中图分类号】　TP319　　　　　　　　　　　　【文献标识码】　B

　　工程结构可靠度计算除了如何确定极限状态功能函数

和各变量的概型分布以外,很大程度上是一种数学计算(本文不讨论如何确定功能函数和变量的概型分布,只对已知功能函数如何计算可靠度指标β的情况作一论述)。Matlab是一种功能极其强大的科学和工程计算数学软件系统,大量数学、统计、科学和工程所需的函数、C程语言相比,Matlab运算功能强等特点,可以大大提高编程效率。

2　基于Matlab优化工具箱的最优化方法

211　,1,,n是n,,,见下例),由这些随机变量表示的结构极限状:Z=g(X1,X2,…,Xn)=0,根据可靠度指标β的几何意义(在标准正态坐标系中,原点到极限状态曲面的最短距离)可知:

β=

1　　　可靠度计算常用方

　 计算机应用 　

工程结构可靠度计算的Matlab实现

章慧健

(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031)

　　【摘　要】　从基本原理和相关算例分析两方面,阐述利用功能极其强大的科学和工程计算数学软件系统Matlab的优化工具箱和随机数发生器实现工程结构可靠度的多种计算方法。　　【关键词】　结构可靠度;　优化工具箱;　蒙特卡罗法;　随机变量;　Matlab软件　　【中图分类号】　TP319　　　　　　　　　　　　【文献标识码】　B

　　工程结构可靠度计算除了如何确定极限状态功能函数

和各变量的概型分布以外,很大程度上是一种数学计算(本文不讨论如何确定功能函数和变量的概型分布,只对已知功能函数如何计算可靠度指标β的情况作一论述)。Matlab是一种功能极其强大的科学和工程计算数学软件系统,大量数学、统计、科学和工程所需的函数、C程语言相比,Matlab运算功能强等特点,可以大大提高编程效率。

2　基于Matlab优化工具箱的最优化方法

211　,1,,n是n,,,见下例),由这些随机变量表示的结构极限状:Z=g(X1,X2,…,Xn)=0,根据可靠度指标β的几何意义(在标准正态坐标系中,原点到极限状态曲面的最短距离)可知:

β=

1　　　可靠度计算常用方

第19卷第3期

2002年9月广东工业大学学报JournalofGuangdongUniversityofTechnology Vol119No13September2002

基于可靠度的桥梁结构优化设计

禹智涛,韩大建12

(1.广东工业大学建设学院,广东广州510643;2.华南理工大学土木工程系,广东广州510641)

摘要:针对传统设计方法的不足,阐述了基于可靠度的桥梁结构优化设计方法,介绍了这一方法的基本思想,讨论了其优化模型,综述了该研究方向的发展动态,并指出了该方法的应用前景以及需进一步研究的关键问题.

关键词:桥梁结构;结构可靠度;结构优化设计

中图分类号:TU311.2;U441;TB114.1 文献标识码:A 文章编号:1007-7162(2002)03-0050-06

桥梁结构设计的基本原则是安全、适用和经济.传统的桥梁结构设计主要是采用定值设计的方法,既不能描述和处理桥梁结构中客观存在的各种不确定性因素,也不能定量地分析计算安全、适用及经济的各项指标,更无法科学地协调它们之间的矛盾,使它们达到合理的平衡.事实上,传统设计方法追求的是一个满足设计规范条件下的最低水平设计,因而提出新思路、研究

[1~4]新方法是十分必要的.

本文介绍和讨

西安建筑科技大学博士学位论文

目录

1 绪论 (1)

1.1选题的背景及研究目的意义 (1)

1.2不确定性分析 (4)

1.3结构可靠度理论概述 (5)

1.3.1 结构可靠度理论概念 (5)

1.3.2 结构可靠度分析基本方法 (7)

1.4最优化理论方法概述 (11)

1.5本课题国内外研究现状 (13)

1.5.1 结构可靠度分析方法研究现状 (13)

1.5.2 决策理论在结构可靠度分析方法中的研究现状 (15)

1.5.3 隐式功能函数可靠度分析方法研究现状 (16)

1.5.4 结构动态可靠度分析方法研究现状 (20)

1.6目前研究存在的问题及本课题主要研究内容 (21)

2 两种改进的结构可靠度分析方法 (25)

2.1引言 (25)

2.2基于非精确搜索的结构可靠度一维分析方法 (25)

2.2.1 结构可靠度一维计算方法分析 (25)

2.2.2 改进方法 (26)

2.2.3 算例分析 (28)

2.3基于自适应迭代方向修正的HL-RF方法 (30)

2.3.1 HL-RF基本方法 (30)

2.3.2 改进方法 (32)

2.3.3 算例分析 (33)

2.4本章小结 (34)

3 基于决策理论的结构可靠度分析方法 (35)

3.1引言 (35)

3.2决策原理与决策分析

黑龙江工程学院土工工程系教案 《桥梁工程》 第一篇 第三章 19

第三章 桥梁的设计荷载（作用）

教学目的：荷载分析重要，比结构分析重要。 教学内容：

1、桥梁上的设计荷载分类。

2、根据荷载的重要性和同时作用的可能性，《桥规》规定了六种不同的荷载组合。

3、桥梁按极限状态法设计，包括承栽能力极限状态和正常使用极限状态，前者验算强度和稳定性，后者验算应力、变形和裂缝。 重点：设计荷载分类

难点：荷载叫法不确切荷载：施加于结构上的直接作用。 作用：引起结构反应的原因例：结构不均匀沉降、混凝土收缩徐变 思考题及习题

1、试分别列出永久荷载、可变荷载和偶然荷载的主要内容。 2、为什么车道很多或桥梁很长时，汽车荷载效应可予以折减? 3、什么叫汽车冲击力，它是如何计算的?

4、桥梁设计应考虑哪两个极限状态？所含内容分别是什么?

系部主任： 教研室主任： 任课教师：王丽荣

抽查情况： 抽查情况： 任课班级：B03级51～53班

黑龙江工程学院土工工程系教案 《桥梁工程》 第一篇 第三章 20

第一节 规范中有关设计荷载的规定

三类：

第!"卷第#期

建筑结构

"$$"年#月

结构设计规范的可靠度设计方法质疑

陈肇元

（清华大学土木系

杜拱辰

北京%）$$$%!

北京%）（中国建筑科学研究院$$$&#

［提要］讨论了建筑结构设计规范采用可靠度设计方法的缺陷与问题。结构设计规范面对复杂多样的结构群体，从统计数学观点出发的可靠度设计方法难以完整描述和概括这些结构设计中需要考虑的众多不确定性与不确知性。规范中的可靠度设计方法尚不成熟。目前，用多安全系数表达的设计方法可能更适用于各种结构的设计规范。［关键词］混凝土结构

结构设计

设计规范

可靠度

，’()*+,-.)/01+,/2.34253,6,1+).32-3.35)5(,83605+9459+2.8)0364,8)02+)8304900)8;<612455()05+9459+2.8)=**7/:

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