發(fā)布時(shí)間：2020-07-22 04:33

【摘要】：近年來隨著地震的頻繁發(fā)生,人民的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全受到嚴(yán)重的威脅,造成的損失非常巨大。截止到2008年8月,汶川地震造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)千億元,其中,房屋建筑損失為主要經(jīng)濟(jì)損失,因此,從安全角度出發(fā),對結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行研究分析是非常重要的。到目前為止,發(fā)展起來了各種各樣的可靠性分析方法。本研究以鋼結(jié)構(gòu)為對象,針對鋼結(jié)構(gòu)中含有可能發(fā)生脆性破壞構(gòu)件(即潛在脆性破壞構(gòu)件)的情況,進(jìn)行可靠性分析,并提出相應(yīng)的可靠度計(jì)算方法。本文對鋼結(jié)構(gòu)破壞的各種情況進(jìn)行了綜合分析,以串聯(lián)系統(tǒng)為例,并研究分析了所提出的可靠度計(jì)算方法的精度和效率。本文通過考慮構(gòu)件的失效及構(gòu)件間的相關(guān)性,特別是在含潛在脆性破壞構(gòu)件的情況下,分別基于線性規(guī)劃界限法、松弛線性規(guī)劃界限法以及蒙特卡洛法,對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)失效概率分析研究。主要工作如下:(1)通過線性規(guī)劃界限法和松弛線性規(guī)劃界限法,建立了含潛在脆性破壞構(gòu)件的結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算方法,推導(dǎo)了相應(yīng)的計(jì)算公式,并通過工程實(shí)例驗(yàn)證公式的合理性。(2)基于數(shù)學(xué)計(jì)算軟件,通過采用線性規(guī)劃界限法、松弛線性規(guī)劃界限法、蒙特卡洛法計(jì)算含潛在脆性破壞構(gòu)件的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)失效概率,統(tǒng)計(jì)出在不同條件下三種方法的適用范圍。(3)考慮潛在脆性破壞構(gòu)件對結(jié)構(gòu)安全的影響,綜合分析不同情況下對串聯(lián)結(jié)構(gòu)失效概率的影響。研究結(jié)果表明:(1)在鋼結(jié)構(gòu)串聯(lián)系統(tǒng)中,含潛在脆性破壞構(gòu)件的結(jié)構(gòu)失效概率隨著相關(guān)系數(shù)的增大而減小,即構(gòu)件間的相關(guān)性越強(qiáng),結(jié)構(gòu)整體的失效概率越低;(2)隨著可靠度指標(biāo)的增大,含潛在脆性破壞構(gòu)件的結(jié)構(gòu)失效概率逐漸減小,線性規(guī)劃界限法、松弛線性規(guī)劃界限法計(jì)算的失效概率邊界逐漸變窄,這是因?yàn)榫�性規(guī)劃界限法和松弛線性規(guī)劃界限法在計(jì)算失效概率的上下邊界時(shí),結(jié)構(gòu)的失效概率越小,上下邊界之間的范圍就越小;(3)當(dāng)其他條件一定時(shí),為使結(jié)構(gòu)體系的失效概率降低,在設(shè)計(jì)時(shí)可提高結(jié)構(gòu)的安全等級(即增大可靠度指標(biāo))或增強(qiáng)構(gòu)件間的聯(lián)系;(4)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中構(gòu)件總數(shù)較小時(shí)(n15),線性規(guī)劃界限法、松弛線性規(guī)劃界限法、蒙特卡洛法三種方法均可被采用,結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中構(gòu)件總數(shù)n15時(shí),采用松弛線性規(guī)劃法、蒙特卡洛法,結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中構(gòu)件總數(shù)較大(n35)時(shí),可采用松弛線性規(guī)劃界限法。本研究將對準(zhǔn)確分析與評估含潛在脆性破壞構(gòu)件的鋼結(jié)構(gòu)能否繼續(xù)投入使用有重大意義,具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU391;TU311.2
【圖文】：

度的大小受很多因素的影響，因此，存在很多不確定性，定性 模型不定性，這使得對影響因素的確定也產(chǎn)生了相應(yīng)的荷載 材料尺寸及其特性的確定 建立計(jì)算模型 結(jié)構(gòu)的實(shí)際抵抗能力等在分析的過程中都有一定的隨機(jī)性 本隨機(jī)變量，可表示為： ( )1 2 3 nX x , x , x , x，其中，x1，x素，如材料尺寸的確定，荷載的加載位置等 時(shí)還應(yīng)滿足一定的功能要求，如居住 辦公及各種文化活能的要求，在可靠性分析時(shí)，需建立描述結(jié)構(gòu)功能的數(shù)學(xué)能函數(shù)[49] 若上述的隨機(jī)變量可構(gòu)成結(jié)構(gòu)的某一項(xiàng)功能，( )1 2 30X ng x ,x ,x , x =) 0表示結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)； ( ) 0Xg X表示結(jié)構(gòu)處示結(jié)構(gòu)處于臨界狀態(tài)，結(jié)構(gòu)功能函數(shù)的示意圖見圖 2.1：

圖 2.2 結(jié)構(gòu)可靠性分析流程示意圖re 2.2Schematic diagram of structuralreliability analysis process指標(biāo).3ο和公式ξ2.6ο可知，結(jié)構(gòu)失效概率表達(dá)式是一個(gè)多時(shí)，積分的維數(shù)與隨機(jī)變量的個(gè)數(shù)相同，直接進(jìn)行算失效概率采用直接積分的方法，在滿足精度要求的進(jìn)行轉(zhuǎn)化，用可靠度指標(biāo) β 來描述 .5ο中 R 和 S 均服從正態(tài)分布，則極限狀態(tài)方程 Z 的于 Z 的分布形式取決于隨機(jī)變量 R S 以及功能函數(shù)線性函數(shù)，所以 Z 也服從正態(tài)分布，其平均值和標(biāo)準(zhǔn)概率密度函數(shù)為：( )( )22122zzZzzμf z expπσσ

它們進(jìn)行適當(dāng)正態(tài)化處理，因此，將公式ξ2.7ο作相應(yīng)的變換，令 dt ，得到如下結(jié)果：( )2122zzμzσzftP exp dt βπσμ z=z z R Sμ =μ μ2 2z R Sσ = σ +σ：β 為可靠度指標(biāo)，作為結(jié)構(gòu)可靠度分析的一種衡量標(biāo)準(zhǔn)；μR σR分別為結(jié)構(gòu)抗力 R 正態(tài)分布隨機(jī)變量平均值與標(biāo)準(zhǔn)差；μS σS分別為作用荷載 S 正態(tài)分布隨機(jī)變量平均值與標(biāo)準(zhǔn)差 度指標(biāo) β 與失效概率 Pf在數(shù)量上有一一對應(yīng)關(guān)系(如圖 2.3)[49]，β，β 越小 Pf則越大 用 β 來度量結(jié)構(gòu)的可靠度，可使問題簡化

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2765330