结构可靠度设计方法

详细阐述了结构可靠度计算方法,对改进的一次二阶矩法、JC法、几何法、高次高阶矩法、响应面法、蒙特卡罗方法、随机有限元法等点可靠度计算方法进行了分析;同时介绍了体系可靠度与时变可靠度的有关内容。

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中国农村水利水电·1 2年第 8期 20 3

4 7

结构可靠度分析方法综述朱殿芳陈建康(四川大学水电学院

郭志学成都市60 5 16) 0

摘要

详细阐述了结构可靠度计算方法，改进的一次二阶矩法、c法、对 J几何法、高次高阶矩法、应面法、响蒙特卡

罗方法、随机有限元法等点可靠度计算方法进行了分析；同时介绍了体系可靠度与时变可靠度的有关内容。 关键词点可靠度一次二阶矩法响应面法蒙特卡罗方法随机有限元法体系可靠度时变可靠度

1结构可靠度分析方法综述 可靠度的计算方法从研究的对象来说可分为点可靠度计算方法和体系可靠度计算方法。

( )J 3 C法。针对工程结构各随机变量的非正态性，克维拉茨和菲斯莱等人提出了 J c法。其基本原理是将非正态的变量当量正态化，代的正态分布函数要求在设计验算点处的累积替概率分布函数 ( D )概率密度函数 ( D )分别和原变量的 C F和 P F值 C F值、 D D P F值相等。当量正态化后，用改进一次二阶矩法采的计算原

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/:

，，0364,8)/905-):)2+)85,5()6))80,12.2+)43+4.),14,/.)>268?2+3,9005+9459+)0/2664)+523653)0094(20::*79，+268,/6)0026819006)0026836,+264)/905-)4,6038)+)8;@,/),15()/4

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

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

一次二阶矩法

当基本状态变量Xi(i=1,2,···,n)的概率密度未知，或者在概率密度函数复杂不易求其分布参数的积分时，可利用泰勒级数展开后忽略二次以上的项，只考虑它们的一阶原点矩和二阶中心矩这两个特征参数，近似地计算状态函数的均值和方差，求得可靠指标和破坏概率，故称作一次二阶矩法(First order second moment method)，包括中心点法和验算点法。

中心点法

中心点法[56]是早期结构可靠度研究所提出的分析方法，只考虑随机变量的平均值和标准差，作为一种简单的计算方法，对于结构功能函数为

Z?R?S

的可靠度问题，可靠度指标为

???Z?Z

当随机变量R和S服从正态分布时，式可变为

???R??S?2R??2S

上式表示的是两个随机变量的情形，对于多个随机变量的一般形式的结构功能函数

Z?gX(X1,X2,?,Xn)

12n其中：X1,X2,···,Xn为结构中的n个相互独立的随机变量，其平均值为?X,?X,?,?X，标准差为?X,?X,?,?X。

12n将功能函数在随机变量的平均值处展开泰勒级数展开，取一次项近似

nZ?ZL?gX(?1,?2,?,?n)??i?1?g(?)

　 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

结构可靠性分析方法及研究进展

摘要：本文简要的从结构可靠性分析的发展、基本理论和方法及可靠度在实际工程的应用等三个方面，对结构可靠性理论和应用国内外研究的现状进行了概括性总结。并对工程结构可靠性理论的发展现状及其发展提出了自己的观点。 关键词：结构系统 可靠性理论 可靠度分析

1 绪论

建筑物建造及使用过程中安全与否，取决于它是否符合力学原理。所以，土木工程离不开力学。科学实验和力学的发展使土木工程由完全凭直觉和经验走向了科学与经验相结合的道路[1]。早期的结构设计方法中，每一次的发展主要集中在力学计算方面，这是非常重要的，而对保证结构安全系数的研究的不够深入，完全是凭经验去定的。这就出现了精确力学计算与粗糙的安全系数不匹配的局面。事实上，结构的可靠性与结构建造和使用中的诸多不确定性有关，为此发展了用概率论和数理统计方法分析和确定结构安全性的方法。

结构系统可靠性分析的目的是为了预测结构系统在规定的使用条件下，在所要求的工作时间内，完成规定功能能力的高低。并且研究可能达到的实际最高可靠度的条件。可靠性预测工作，对选择结构设计方案有很高的价值，因为决定方案选择的重要因素之一是这些方案的相

产品可靠性设计方法概述

产品可靠设计性可性工靠程究研 章所文晋

可靠性

产品可靠性设计方法概述

设计 规 定性定量的定靠可要求 性立建可靠模型性 靠性指可分配标 靠可性计 预可靠设计准性 耐环境设计 元器件的则用选控与制 电兼磁性设计 降容设计额热设计与靠性可基础识知2

2003 4001

产品可靠性设计方法概述

规定性定定可量靠性求要 可 靠性设计是来出、的生出产来、的管理出 来 的 靠性可要是求开展品产靠性可设计基的 可础性靠要求是进行产可品性靠验与证考核的 基础 可 性要求包靠含性、定量两定个部分 用的可常靠性量指标是定平故均间隔障 间MT时FB20003401 可靠性基础知 识

3可

产品可靠性设计方法概述

靠建性模可靠模性是型据系统依的理原功和关系能建立的。而 如下所图的双示关开统系当系统，功的是使电能路导 通，系统要能正常作，只工开关需或AB闭合即，其 可靠可框图如性(a图)示所(并系统)联；当系统功能 的是使电断路，系统开要正能常作工需，要开关AB和 同断开时其可，性框靠图图 (b如)所示(串联系)。统K1

1 K1 KK2K2

K2

a)(开双系统原关理图2030401 可0性基础知靠识b)4(双关系统可靠

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