静定桁架就属于这种结构体系,单元逻辑图如图4.2所示。因尔,从体系可靠度的角度来看,实际的桥梁应尽量避免做成静定结构,条件允许时,应做成具有适当冗余度的超静定结构。超静定结构就是具有这种特性的结构体系。......
2023-09-19
大跨度桥梁多为超静定结构,力学特征复杂,构件失效概率较低,精确计算不可行。因此,为了满足工程需要,需采取一些简化措施,这些简化措施主要包括:
(1)简化结构计算模型。利用有限元分析软件把实体结构进行适当的简化等价处理,对连续刚构桥梁进行静力分析时,可忽略桩基础对上部结构受力的影响,还可以将复杂的墩梁固结考虑为刚性连接。若主梁的任一构件失效时都会导致结构整体失效,则该结构就可模型化为串联结构体系。先分析单个构件的可靠度,然后采用串并联方式求解体系可靠度。
(2)选取主要失效模式。超静定结构的失效路径繁多,若考虑所有的失效模式,计算量变得复杂。在一个结构的所有失效模式中,只有一小部分失效模式对结构体系失效概率的结果影响较大,而大部分失效模式对其影响较小,可以忽略不计。主要失效模式就是指那些失效概率大、对结构系统失效概率有明显影响的那部分失效模式。因此,只要能找出主要失效形式,就能够以一定的精度计算出结构的体系可靠度。
(3)用近似方法计算结果。当主要失效模式选出之后,就可以分别计算各失效模式的可靠度。设某桥梁结构的基本随机变量为X1、X2、…、Xn,其中Xi(i=1,2,…,n)的联合概率密度函数为f(x1,x2,…,xn),用积分的形式表达该结构体系的失效概率为:
采用该方法分析多维、非线性和参数服从非正态分布的功能函数的体系可靠度时,计算效率低下且可能无法得出结果。因此,对于工程实际结构,多采用近似方法,如PNET法、条件概率法和综合相关系数法等。合理地选取近似计算方法,可以达到满足工程应用的目的。
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2023-09-19
法国Brotonne斜拉桥主跨320m,其简化结构如图3.12所示。为验证联合智能算法在斜拉桥的简化结构体系可靠性分析中的可行性,以Brotonne斜拉桥的简化结构为例,计算在承载能力极限状态下斜拉索强度失效和主梁弯曲失效的结构体系可靠度。图3.12Brotonne斜拉桥的构件编号图图3.12中的“3×37”表示拉索间距为37m,共3段间距。图3.13Brotonne斜拉桥的失效树和计算图最后由图3.13所示的失效树与串并联关系计算图可计算出体系可靠指标上下限分别为3.1571和3.1103。......
2023-09-19
Rocco等[4]提出了联合SVM和MCS求解结构可靠度的方法。SVM在结构体系可靠度分析中的应用较少。为了发展工程结构体系可靠度理论与方法在桥梁安全评估中的应用,本章将建立桥梁结构体系可靠度分析的简化模型,总结现有结构体系可靠度分析方法,提出基于支持向量机的桥梁结构可靠度分析方法,最后采用两个算例分析表明支持向量机在桥梁结构体系可靠度评估中的应用。......
2023-09-19
取目标体系可靠指标β0=2,截面及荷载变异系数均为ξ=0.1,遗传算法优化结果如图5.7所示。图5.7遗传算法迭代过程图由图5.7所示桁架结构遗传算法优化过程可以看出,在第40次种群迭代时,适应度值已经稳定并达到收敛,表明优化过程稳定,优化结果可靠。表5.3不同方法优化结果由表5.3所示的不同体系可靠度约束优化结果可以看出,体系可靠性优化后结构的重量较常规优化方法的大。......
2023-09-19
塑性铰与失效机构是工程结构构件失效的常见失效模型。塑性铰的出现影响到结构的刚度,导致结构丧失抗力,使结构成为机动结构。图4.6单跨刚架的结构失效示意图结合实际桥梁结构进行体系可靠性分析时,无需面面俱到地去分析。由n个构件组成的超静定桁架结构,可能会有种失效模式。,rp称为部分失效路径。当某一刚架结构产生能使结构系统成为机构的塑性铰组合后,就将导致结构系统丧失承载能力,进而失效。......
2023-09-19
重要抽样法的原理就是建立一个重要抽样密度函数hX,将失效概率转化为:式中,对于重要抽样法,在通常的实际工程结构中,满足误差小于20%的置信度为95%条件的模拟次数约为103数量级,抽样次数比直接抽样法少。重要抽样法用于体系可靠度的计算时,结构的体系可靠度涉及多个功能函数,则重要抽样区域较多。在标准正态空间中,笛卡尔坐标系下任意随机向量以pVi对V做Ni次抽样,其中第j个样本为由式可得失效概率Pf的无偏估计值为:......
2023-09-19
一般的MC法用于高度非线性的极限状态曲面或者随机变量维数较高的情况,使用在笛卡儿坐标下的抽样模拟法效率较低,计算耗时较多。因此,Ditlevsen、Olesen、Mohr提出了在标准正态空间中极坐标下进行抽样的方向抽样MC法。③重复步骤①和②直到N次,利用式估计失效概率。对于极限状态曲面接近球面的情况,方向抽样MC法比笛卡尔坐标空间的MC法占较大的优势,若计算接近平面的极限状态曲面时,则无优势。......
2023-09-19
在得出疲劳功能函数和随机变量的概率分布特征之后,可采用一定的可靠度方法计算可靠指标。针对本书已经建立的显式功能函数,其非线性次数较高,若采用传统的一次二阶矩法,则计算出的可靠指标有较大的误差,因此,本书选取了计算精度较高的Monte Carlo抽样方法。可靠指标的计算可采用MATLAB语言编制的“具有显式功能函数的结构可靠度计算软件V1.0”[15]和“复杂结构可靠性分析软件V1.0”[16]等软件进行计算。......
2023-09-19
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