工程结构可靠性设计的近似概率法

<正> 我国新编的《建筑结构设计统一标准》采用的概率极限状态设计法,是以结构可靠性设计为理论基础.其实,一般工程结构,如桥梁、港工、船体、飞行器等结构都有类似的可靠性设计方面的问题.工程结构设计的基本目标是,保证结构在所有截面上“最小”的计算抗力(或强度)不小于载荷(土木建筑行业称荷载)“最大”的结构效应(或应力).传统的结构设计理论,是把抗力 R 和应力 S 看作确定性的变量,在这种观点下,可靠(或安全)的条件是保证每一截面的最小抗力 R_(min) 不小于载荷最大的结构效应 S_(max),即     

建筑结构可靠性设计的半随机过程模型

本文讨论抗力随机变量R、荷载效应随机过程S(t)的工程结构可靠性设计模型。在一些实际上容易满足的条件下,给出了便于实际应用的抗力和荷载分项安全系数的计算公式。     

随机结构动力反应和可靠性分析

本研究随机动力荷载作用下随机结构反应有限元分析方法，提出了随机结构动力反应和基于随机抗力可靠性计算公式。     

Dynamic Responses Analysis of Bridges With Uncertain Parameters Under Moving Loads北大核心CSCD

针对具有不确定参数桥梁在移动荷载作用下的动力响应分析,首次建立了移动荷载作用下桥梁响应分析的多项式维数分解法.将结构的不确定参数视为独立的随机变量,构造了结构动力响应关于不确定参数的随机函数;进而采用一组变量数目逐次增加的成员函数实现结构动力响应的维数分解,并利用Fourier多项式展开推导成员函数的近似显式表达.通过降维积分方法降低概率空间内的积分维度,高效地实现了展开系数的计算.在数值算例中,进行了具有不确定参数桥梁在移动荷载作用下的响应估计,并与Monte-Carlo模拟进行对比,验证了该文方法的精确性和效率.     

基于小波神经网络方法的桥梁结构损伤识别研究

桥梁结构在服役期间会承受复杂的荷载,长期使用会不可避免地出现各种损伤.若这些损伤不能被及时发现和适当处理,将有可能造成严重的事故.因此,桥梁结构的局部小损伤识别对于其及时检修有重要意义.通常,损伤结构的全局动态特性测试可能对局部的结构损伤不敏感,特别是对小损伤,这就需要从结构动态响应信号中提取对损伤更敏感的特征量.建立了桥梁结构的有限元模型并进行动力特性分析;采用小波包分析方法处理结构动态响应信号以构造结构损伤指标,并结合结构损伤指标和人工神经网络方法进行桥梁结构的损伤定位.     

未确知有理数在结构可靠性分析中的应用

在结构可靠性分析中,结构抗力和作用效应受许多未确知因素的影响.通过引入未确知数学对这些未确知因素进行了处理,对结构可靠性进行了分析和计算.最后不仅给出了结果的数值,而且给出了相应的可信度,整个计算过程简洁,是结构可靠性分析的比较符合实际的、更有效的计算方法.     

车桥随机振动作用下的桥梁动态影响线研究

将传统的静态影响线概念推广到动态影响线范围,研究了在车辆荷载和桥面随机不平度的作用下,简支梁桥和三跨弹性支承梁桥跨中挠度的动态影响线.基于虚拟激励法将桥面不平度转化为确定性的简谐激励,并采用精细积分法对车桥系统方程求解,获得了桥梁跨中挠度动态影响线的均值和标准差.基于 法则构造虚拟激励输出响应的确定值计算方法,获得了桥梁挠度动态影响线的确定性值域.最后通过算例分析了桥梁动态影响线的随机特性和车速与桥面不平度等级变化对桥梁动态影响线的影响,并研究了简支梁桥和弹性支承梁桥在随机振动作用下的动态影响线差异.     

基于动力响应的桥梁移动载荷识别

研究了桥梁在动荷载下的响应及其移动载荷的识别方法。将桥梁简化为空间各向同性板模型,使用解析法分析其动力响应,并采用时域法进行移动载荷的识别。通过有限元软件,对桥梁进行动力响应分析,得到桥梁危险位置的加速度时程曲线,并编写程序实现移动荷载识别的仿真计算。     

利用动态规划计算公路桥梁断面的最大内力

利用计算机计算桥梁某断面的内力影响线已经是一个容易解决的问题,但求出这一影响线后,如何按规范把汽车荷载放在最不利位置,推求最大内力,也应有一个有效的算法,以求提高计算速度和精度.这对于方案比较,或者进行最优设计时,都是很有必要的.1974年公路桥涵设计规范规定,公路桥梁要按照汽车荷载、平板挂车及履带车进行验     

分离式地下球壳结构计算

本文是在兴建地下油库的实践中提出来的,在地下油库的兴建中要考虑到地层抗力对结构物的影响,主要解决的问题是: 1.当结构是球形薄壳面时,在地层压力作用下,壳面产生地层抗力的分布(包括抗力零点的位置,抗力曲线方程),从而估计壳面所受抗力之大小。 2.在地层压力及地层抗力作用下,球形壳面及环梁内力的计算方法。 文中提出的一些基本方法,在其他旋转壳体中也可以采用。     

关于货币市场结构转换利率期限结构的实证研究

基本的利率期限结构模型均未能将结构转换效应考虑进来,因此为了探讨结构转换架构下利率期限结构模型的特性,本文在中国货币市场利率数据的基础上对基本利率期限结构模型和结构转换利率期限结构模型进行了比较研究,结果发现中国货币市场利率动态中存在明显的结构转换效应,且在结构转换效应中其本身也存在着不稳定性,这充分反映了中国货币市场在发展过程中的不成熟特征.     

一个关于高柔结构顺风向抗风设计中考虑地震作用组合的概率模型及求解

基于概率方法建立了高柔结构顺风向抗风设计中,考虑地震作用组合的总水平荷载的计算模型并进行了求解．在基于Turkstra准则的具体组合分析中,考虑了风和地震作用作为离散随机过程的发生概率以及风速和地面加速度的概率分布特征,并按照随机变量及相应函数的概率密度关系,得到了风和地震作用的概率密度分布．后利用卷积方法,分析探讨了结构抗风设计中地震作用的组合,并给出了实际的高柔结构算例．该研究反映对于水平荷载由风荷载起控制作用的高柔结构,最大水平荷载验算中,考虑风和地震作用后组合的总荷载可能较抗震设计中考虑了风荷载组合的结果更为不利．     

几种典型板考虑初始荷载效应的基频近似解

基于两组板考虑初始荷载效应的动力控制微分方程:一般形式的动力控制微分方程和极坐标形式的动力控制微分方程,运用Galerkin（伽辽金)法求解得到了简支矩形板、固支矩形板、简支等边三角形板、固支椭圆形板、简支圆形板和固支圆形板6种典型板考虑初始荷载效应的自由振动基频（第一阶频率）近似解．通过与相关文献提出的有限元法计算结果对比,验证了公式的正确性．基频近似解表达式简单明了,物理意义明确,清楚地说明了初始荷载及相关因素对板自由振动基频的影响,直观地说明了板的初始荷载效应这一概念．计算分析表明:初始荷载的存在增加了板的弯曲刚度,提高了板的自振频率．这种初始荷载效应对频率的影响主要受初始荷载大小、跨厚比及边界条件等因素的影响．在计算分析和设计中应考虑并重视这种初始荷载效应对板计算分析带来的影响.     

波形钢腹板-钢底板-混凝土顶板连续组合箱梁的剪力滞效应

考虑混凝土顶板和钢底板不同的模量,结合变分法推导了波形钢腹板-钢底板-混凝土顶板(CSWSBCT)组合箱梁剪力滞效应的控制微分方程组和边界条件,建立了CSWSBCT两跨连续箱梁跨中集中荷载、均布荷载作用下剪力滞系数的计算公式,采用模型试验梁对两种荷载工况下连续组合箱梁的剪力滞效应进行了分析.结果表明:其理论计算值与模型试验实测值和有限元值在波形钢腹板的顶底板上三者吻合较好,变化趋势一致,验证了计算公式的正确性;均布荷载作用下中间支点截面处顶底板的剪力滞系数最大值大于集中荷载工况下最大值,且在两种荷载工况下中间支点截面处波形钢腹板和混凝土顶板、钢底板交界处的剪力滞效应突出.     

空间变系数分层自相关模型的截面似然估计及应用

非参数空间动态模型作为一类能同时处理回归分析中的空间非平稳性和空间依赖性现象的建模技术,在多类问题的研究中得到了广泛的应用.本篇将重点讨论当因变量中存在分层结构情形时的空间变系数模型.通过截面极大似然方法给出模型估计,并通过AIC准则将模型参数和非参数分量加以识别.证明了估计量的一致性和渐近正态性,蒙特卡洛数值模拟表明:在有限样本时该模型及方法是有效的.在对我国地方经济社会发展集聚性与差异的应用研究中,省内城市之间的经济发展空间溢出效应大于省边界城市之间的溢出效应,这两种空间溢出效应都是不可忽视的;此外,对外贸易和城镇化率对经济发展的影响不随着空间位置而发生变化,而其他影响因素,包括:人口密度、人力资本、储蓄水平、产业结构、政府干预、社会需求和公路密度对经济发展的影响存在显著的空间异质性.     

油压缓冲器油孔的设计与计算

油压缓冲器的简单示意图如图1所示.当缓冲器受运动着的物体碰撞后,由于缓冲器中油的抵抗力的作用使物体逐渐停住.活塞上有油孔,油孔大油抗力就小,油孔小油抗力就大.缓冲器中配有复原弹簧,它是当工作载荷离去时起到使活塞恢复工作前的位置的作用.油压缓冲器在整个工作过程中要求总抗力函数(包括油抗力函数与弹簧抗力函数之和)的最大值愈小愈好,而且要求当活塞行至终点时对缸底不发生刚性冲击.在设计缓冲器吋,油孔规格是关键.     

Blast Damage Simulation With the Discontinuous Galerkin Finite Element Method of Bond⁃Based Peridynamics北大核心CSCD

近场动力学是一种积分型非局部的连续介质力学理论,已广泛应用于固体材料和结构的非连续变形与破坏分析中,其数值求解方法主要采用无网格粒子类的显式动力学方法.近年来,弱形式近场动力学方程的非连续Galerkin有限元法得到发展,该方法不仅可以描述考察体的非局部作用效应和非连续变形特性,还可以充分利用有限单元法高效求解的特点,并继承了有限元法能直接施加局部边界条件的优点,可有效避免近场动力学的表面效应问题.该文阐述了键型近场动力学的非连续Galerkin有限元法的基本原理,导出了计算列式,给出了具体算法流程和细节,计算模拟了脆性玻璃板动态开裂分叉问题,并对爆炸冲击荷载作用下混凝土板的毁伤过程进行了计算分析.研究结果表明,该方法能够再现爆炸冲击荷载作用下结构的复杂破裂模式和毁伤破坏过程,且具有较高的计算效率,是模拟结构爆炸冲击毁伤效应的一种有效方法.     

交通运输结构调整对碳排放的影响效应研究

近年来愈发严重的雾霾天气,使得交通运输行业的节能减排问题成为中国能源与环境战略研究领域的重中之重。因此,有必要研究交通运输结构调整对节能减排的影响效应。在考虑别国交通运输行业结构变化对我国交通节能减排示范效应以及数据可得性的基础上,本文利用1990~2011年公路、铁路、水运、民航客货周转量和交通碳排放量的数据,构建以中国、美国、欧盟以及日本为截面个体的面板数据模型。实证结果表明对于结构减排效应最明显的日本和欧盟来说,日本铁路周转量占比每提高1%,本国的单位周转量碳排放减少3.63%,欧盟水运周转量占比每提高1%,单位周转量碳排放将减少22.11%。而我国对应的这一数字分别为0.38%和0.06%,表明我国交通运输行业在结构性碳减排方面潜力很大。最后基于交通运输行业供给侧改革的背景,结合本文研究结果从客运和货运两方面提出了相关政策建议。     

非均匀法向荷载下半空间的二阶弹性效应问题

本文提供各向同性弹性半空间，在非均匀分布法向荷载下，二阶弹性效应的一个封闭形式解，运用积分变换方法，讨论了按Ｈｅｒｔｚ规律分布的荷载情形；导出了不可压缩各向同性弹性材料的极限解；算出了上述二阶弹性材料问题在ｚ方向的位移和法向应力数值。我们发现，与线弹性情形相比较，在二阶弹性材料中相应位移增大而法向应力减小。     

横隔板对简支梁桥横向动力特性影响的一种简化算法

横隔板在保持桥梁整体性与稳定性、提高桥梁横向刚度与抗扭刚度发挥重要作用。文中基于公路简支梁桥的结构特点与横隔板的作用,着重关注其横向动力特性,讨论了一种简支梁桥横向动力分析模型,并基于瑞利法提出一种计算该模型横向振动基频的简化算法。分析了模型与算法能够有效设定和考虑包括横隔板在内的横向联系结构对简支梁桥横向动力特性的影响,对算法结果与基于ANSYS的结构动力分析数值计算结果进行了比较,验证了该分析模型和简化算法的合理性和有效性。