工程結(jié)構(gòu)通用可靠度設(shè)計與評定方法.pdf

1、在土木工程領(lǐng)域,近似概率極限狀態(tài)設(shè)計方法是國內(nèi)外公認(rèn)的先進(jìn)設(shè)計方法,它以與失效概率相關(guān)的可靠指標(biāo)度量和控制結(jié)構(gòu)的可靠性,從根本上克服了過去經(jīng)驗方法的不足,但是在實際應(yīng)用中,該方法采用的分項系數(shù)是根據(jù)事先設(shè)定的基本變量的概率特性而確定的,所考慮的設(shè)計使用年限、目標(biāo)可靠指標(biāo)的數(shù)值也是事先設(shè)定的,當(dāng)基本變量實際的概率特性不同于設(shè)定的概率特性時,或者業(yè)主所要求的設(shè)計使用年限、目標(biāo)可靠指標(biāo)不同于設(shè)定的數(shù)值時,該方法便可能不再適用。這種靈活性方面的

2、缺陷不僅使其難以滿足新型結(jié)構(gòu)、新材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要,也使其難以應(yīng)用于既有結(jié)構(gòu)的可靠性評定。同時,目前的設(shè)計方法僅考慮了事物變化的隨機性,而未考慮人們對事物認(rèn)識上的不確定性,即主觀不確定性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴主觀不確定性的數(shù)學(xué)處理方法以及考慮主觀不確定性的可靠度分析方法。將各種人們認(rèn)識上的不確定性歸結(jié)為主觀不確定性,并通過未確知量和信度建立了統(tǒng)一的主觀不確定性的數(shù)學(xué)描述方法;通過對結(jié)構(gòu)失效概率的信度分析,建立了考慮主觀不確

3、定性的結(jié)構(gòu)可靠度分析方法,并進(jìn)一步建立了綜合概率與信度的可靠性度量和控制方法。⑵工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計與評定的通用表達(dá)式。目前的實用設(shè)計表達(dá)式在反映隨機變量的影響方面存在著結(jié)構(gòu)性的缺陷,論文根據(jù)目前國際組織JCSS推薦的計算可靠指標(biāo)的JC法,直接建立了分項系數(shù)與基本變量概率特性、設(shè)計使用年限、目標(biāo)可靠指標(biāo)之間的函數(shù)關(guān)系,從而建立了工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計與評定的通用表達(dá)式。該表達(dá)式不僅具有堅實的理論基礎(chǔ),而且能夠靈活應(yīng)用于新型結(jié)構(gòu)、新材料結(jié)構(gòu)的設(shè)

4、計以及既有結(jié)構(gòu)的可靠性評定,滿足人們對設(shè)計使用年限、目標(biāo)可靠指標(biāo)的不同要求。⑶標(biāo)準(zhǔn)靈敏度系數(shù)的確定方法。標(biāo)準(zhǔn)靈敏度系數(shù)是建立工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計與評定通用方法的關(guān)鍵,但目前的枚舉和擬合方法不僅繁瑣費時,而且可能遺漏不利的情況,為此論文提出靈敏度系數(shù)邊界向量和中心向量的概念,分別針對承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài),利用向量分析方法確定了可靠度設(shè)計的最優(yōu)靈敏度系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)靈敏度系數(shù),最終建立了工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計與評定的通用方法,而且也為建立

5、可靠度設(shè)計與評定方法的建立提供了解析方法。⑷基本變量數(shù)字特征以及材料強度、抗力的推斷方法。對基本變量數(shù)字特征以及材料強度、抗力的推斷,是將可靠度設(shè)計與評定通用方法應(yīng)用于工程實際的一項必要工作。對于既有結(jié)構(gòu)而言,其當(dāng)前時刻的材料強度和抗力是客觀上確定但存在主觀不確定性的未確知量,目前的概率統(tǒng)計方法并不完全適合于對它們的推斷,為此論文針對既有結(jié)構(gòu)的特點,提出基本變量數(shù)字特征以及材料強度、抗力的信度推斷方法,這些方法不僅可以合理考慮主觀不確定