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
桥梁可靠度分析方法—综述与应用
【摘要】：把结构可靠度引入到工程结构优化设计数学模型中，根据现有的资源及结构功能要求，选取合适的目标可靠指标为约束条件，并采用遗传算法求解，既可以实现此类工程结构优化设计，又能保证结构在使用过程中的安全性。文献［8］建立了半刚性连接框架的拓扑模型，并结合遗传算法进行了基于体系可靠度的结构优化设计，认为不考虑可靠度的优化设计结构存在安全隐患。
工程结构优化设计一般具有约束、非线性和隐式函数求解等问题，传统优化设计方法诸如满应力法和数学规划法等不能较好地解决此类复杂问题［1，2］。文献［3］提出了将BP神经网络和遗传算法相结合用于结构优化设计的方法，并应用于发动机盘模型的结构优化。文献［4］提出模拟退火算法，并用于200杆件的桁架结构约束优化设计中，但他们没有考虑材料参数及荷载的随机性，无法合理保证结构的可靠度水平。事实上，结构在制作过程中存在尺寸误差、材料参数随机性，使用过程中存在荷载不确定性等特点，因此以确定性结构分析为基础的诸如满应力法和数学规划法等传统优化设计方法不能较好地解决此类问题。
把结构可靠度引入到工程结构优化设计数学模型中，根据现有的资源及结构功能要求，选取合适的目标可靠指标为约束条件，并采用遗传算法求解，既可以实现此类工程结构优化设计，又能保证结构在使用过程中的安全性。文献［6］对序列近似规划法进行改造，实现可靠度和优化的同步收敛，并应用于钢筋混凝土矩形截面梁和栈桥的可靠性结构优化设计。但在栈桥可靠性分析中没有考虑主桁架和横梁杆件组合失效历程，以单个构件失效代替结构整体失效的方法不能保证结构体系安全水平。文献［7］探讨了导管架平台结构的主要失效模式和失效费用确定方法，建立了能平衡导管架平台结构安全性与经济性的基于体系可靠度的优化设计模型。该模型仅考虑甲板、导管和桩基串联失效，还应当考虑失效路径。文献［8］建立了半刚性连接框架的拓扑模型，并结合遗传算法进行了基于体系可靠度的结构优化设计，认为不考虑可靠度的优化设计结构存在安全隐患。文献［9］提出了基于功能的结构体系目标可靠度优化决策的三种模型，基于不同抗震功能的目标可靠指标对四种钢筋混凝土框架结构进行了优化计算，由于实际工程结构随机变量的变异系数与设计有所不同，因此需考虑其对结构体系可靠度的影响。
由于实际结构的失效模式种类繁多，有应力失效、位移失效及稳定失效等［10］，单一的构件破坏并不一定致使结构体系的破坏，加之结构体系的失效是个逐步变化的过程，失效过程中体系的拓扑结构将发生一定的变化［12］，因此，不能以某种失效模式或某个构件的破坏来判断结构体系的失效。为保证优化后的工程结构具有体系层次的安全性，需要从结构体系可靠度的角度出发，以目标体系可靠指标为约束条件，考虑多个失效模式的失效历程及其相关性。
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优化结果分析-桥梁可靠度分析方法与应用详细阅读
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
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可靠指标计算方法-桥梁可靠度分析方法与应用详细阅读
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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桥梁抽样方法分析-桥梁可靠度分析方法与应用详细阅读
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
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桥梁可靠度分析方法及应用详细阅读
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
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桥梁可靠度分析方法与应用：突破破坏准则详细阅读
首次超越破坏表示为结构的动力响应首次超越临界值或安全界限的事件。下面以单侧界限为例对首次超越破坏模型进行阐述。根据随机过程定义，式又可表示为：Pr＝P｛max［x］≤b，0＜t≤T｝式中，max［x］为时间（0，T］内随机过程x（t）的最大值。直接求解式较为困难，可以通过对界限的交叉次数进行统计分析。该公式为基于首次超越破坏准则的结构动力可靠度分析奠定了基础。......
2023-09-19
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桥梁可靠度分析方法与应用-验算点法详细阅读
针对中心点法计算精度较低的问题，Hasofer和Lind等提出了验算点法［2］。图2.1当量正态化示意图图2.2n维空间的极限状态曲面图假设受n个非正态分布随机变量影响的结构极限状态方程为：Z＝g（X1，X2，…由公式（2.3）、和联立可求解可靠指标β和验算点。值得注意的是，在由Newton迭代法求出β值后，按式计算原坐标系中的验算点时，应区分正态分布和非态分布参数的μXi值。......
2023-09-19
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支持向量机是由Vapnik［7］提出的一种机器学习方法，主要有支持向量分类和支持向量回归两种算法。由于SVR是目前结构可靠度分析中的一种较为新颖的方法，下文将简单介绍SVR在结构响应函数拟合应用中的相关理论。SVR学习理论主要是通过如式（3.2）所示的ε敏感函数［8］来控制SVR模型的拟合误差。由式（3.5）可得到SVR模型的函数表达式：为了提高建立SVR模型的效率与精度，可通过对输入样本点及SVR模型参数进行优化。......
2023-09-19
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