基于神经网络重要抽样法的结构可靠度评估

文章提出基于神经网络重要抽样法的结构可靠度评估方法,该方法通过训练神经网络,建立随机变量与结构响应之间的非线性映射关系,模拟结构极限状态方程,采用优化算法计算设计点．在重要抽样法中利用训练好的神经网络代替有限元求解器进行数值计算．结果表明,所训练的神经网络能够有效地模拟真实的结构极限状态方程,结构失效概率计算结果具有很高的精度,调用有限元分析的次数显著减少,有效地提高了计算效率．     

大跨度斜拉桥拉索安全评估的概率方法

为了对运营期斜拉桥安全性进行评估,提出了评估斜拉索安全性的方法.考虑Daniels效应和断丝概率提出斜拉索强度模型与基于斜拉索运营期安全系数的大跨度斜拉桥可靠度评估方法.作为模型的应用验证,分析了宁波招宝山斜拉桥最长边索,即第25号索在不同检测期的安全性,并调查了不同的参数对安全概率的影响.分析结果表明:斜拉索Daniels效应不可忽略;运营期斜拉索的退化可以通过线性增长的索内断丝率来模拟;考虑斜拉桥拉索退化过程的随机性评估运营期斜拉桥拉索安全水平的方法是有效的.     

不确定型层次分析在斜拉桥状态评估中的应用

为了确保大跨度斜拉桥的安全运营,保证桥梁的使用寿命,采用不确定型层次分析法对桥梁的状态进行评估.介绍了不确定型层次分析法的相关理论和应用对象,在众多计算区间数判断矩阵的方法中,经过对比分析选用了最优传递矩阵理论,因为其计算结果精确可靠.以哈尔滨松花江斜拉桥为背景桥,利用不确定型层次分析法建立了该桥状态评估的指标体系和评估模型,确定了评估指标的权重并通过计算得到该桥最终的状态评估值,证明了该方法的可行性与实用性.这种评估方法的应用将会为大跨度斜拉桥的养护管理提供更加科学的依据.     

基于响应面法的钢拱桥可靠度分析

大型复杂桥梁结构的极限状态函数都是隐式的非线性函数,采用传统的可靠性分析方法可能无法实现,但利用响应面有限元法可以很好地解决这类问题。利用响应面法对一下承式钢拱桥拱肋、主梁在正常使用极限状态下的轴向应力、竖向位移的可靠度进行了分析,并根据拟合出的各极限状态函数显式表达式得出了相应的可靠度指标,说明响应面有限元法是计算下承式钢拱桥构件可靠度的有效方法。     

钢筋混凝土连续梁受弯承载力可靠性分析

由于钢筋混凝土连续梁的作用荷载、材料、几何特征等具有随机性,使其荷载效应、抗力也具有随机性。针对钢筋混凝土连续梁受弯承载力可靠性,采用Monte-Carlo （蒙特卡洛）法抽样进行计算,定性分析了荷载效应比、材料强度、楼面荷载类型等对钢筋混凝土连续梁受弯承载力可靠度指标的影响。研究结果表明：随荷载效应比增大,连续梁可靠指标减小;随材料强度增加,连续梁的可靠指标变化不明显;楼面活荷载类型对连续梁可靠指标有影响。     

跨海桥梁基础结构正常使用极限状态的设计方法

由于跨海桥梁的环境效应有别于一般桥梁,正常使用极限状态所对应的目标可靠度也必然不同,因此,基于JCSS模式规范建议了目标可靠度指标分别为1.5,2.0和2.3的跨海桥梁基础结构正常使用极限状态三级可靠度水平,并提出了一种可变荷载系数的标定新方法,即通过各类荷载引起的钢筋拉应力对于混凝土裂缝宽度的贡献率不同建立基于钢筋拉应力的正常使用极限状态方程.最后,依据可靠度计算的校准法,结合具体工程进行了基于目标可靠度的可变荷载频遇值系数和准永久值系数的标定,通过设计实践证明所建议的目标可靠度指标值是合理的,采用的标定新方法是可行的.     

评价既有桥梁可靠性的FNM法(英文)

结合现行规范及钢管混凝土拱桥的受力特点,给出钢管混凝土拱桥安全-中介-失效三级工作模式的确定准则.据此计算结构的损伤概率与失效概率及对应的可靠度指标,建立可靠度指标与三级工作模式的直接关系.基于三级工作模式,提出评估在役桥梁结构可靠度的有限元-神经网络-蒙特卡罗(FNM)法.根据时变可靠度理论,将结构继续服役期离散化,随机抽样生成蒙特卡罗法所需的最少样本,由随机有限元法计算训练样本,用神经网络扩展训练样本,最后通过蒙特卡罗法计算失效概率和损伤概率,得到结构时变可靠度,判断其工作状态.运用该方法对一座建成10年,主跨83.6 m的钢管混凝土拱桥进行分析,结果表明,该桥主拱处于安全状态,这一结论与实际情况相符.说明FNM法对于评价在役桥梁的可靠性是可行的.     

开挖条件下抗拔桩的可靠度分析(英文)

研究了开挖对承载力极限状态(ULS) 、正常使用极限状态(SLS) 和系统可靠度(SYS) 的影响,并基于开挖条件下承载力折减系数分别给出 ULS 可靠度指标、SLS 可靠度指标和 SYS 可靠度指标的计算方法. 研究得出 SLS 承载力和 USL 承载力的比值ξ对 SLS 可靠度和 SYS 可靠度有显著影响,并将这一比值的均值μξ当作随机变量,研究了 SLS 可靠度和 SYS 可靠度. 算例分析表明: 开挖深度和开挖直径对承载力折减系数和可靠度指标有显著影响; 随着开挖深度的增大,可靠度指标有很显著的减小; 当开挖深度较大时,开挖直径对可靠度指标的影响较大. 此外,μξ对 SLY 和 SYS 可靠度指标的影响很大,要更精确地估计μξ,需对μξ进行深入的研究.     

典型矮塔斜拉桥地震风险概率评估方法研究

鉴于矮塔斜拉桥受力性能的特殊性,引入增量动力分析（IDA）和拉丁超立方体抽样（LHS）评估该结构在地震激励下发生损伤的风险概率。首先采用LHS考虑桥梁构件材料的随机性,与事先选取的地震波相结合形成桥梁-地震动样本集合;其次在确定桥梁有限元模型主要构件损伤指标的基础上采用基于蒙特卡罗（MC）抽样的IDA进行地震易损性分析和地震风险概率评估。为验证方法的正确性和有效性,对一预应力混凝土独塔双索面矮塔斜拉桥结构模型进行地震风险概率评估,结果表明:该方法既充分考虑了材料和地震输入双重随机性又避免了繁琐的积分过程,同时也提高了工程计算的效率及精度。     

重力式挡土墙稳定性与可靠度分析

通过对重力式挡土墙的结构稳定性研究,利用重力式挡土墙稳定性的功能函数和有关结构可靠度的一次二阶矩法的验算方法分别分析了某重力式挡土墙各单失效模式的可靠指标.     

基于多重调谐质量阻尼器的苏通大桥抖振位移最优控制的数值模拟

研究目的：为超大跨度斜拉桥抗风设计与抖振控制提供参考。研究方法：基于ANSYS建立了苏通大桥三维有限元模型,并在MATLAB平台模拟了苏通大桥三维脉动风场。考虑主梁断面气动自激力,进行了苏通大桥抖振时域分析。根据苏通大桥动力特性和抖振时域分析结果,重点分析了多重调谐质量阻尼器（MTMD）用于抖振控制的参数敏感性。考虑MTMD的控制效果、建造费用、施工难度及鲁棒性等因素建立了关于MTMD设计参数的目标函数,并基于一阶优化算法进行目标函数最优解的非线性搜索,据此获得了MTMD在约束条件下的最优设计参数。重要结论：1.苏通大桥侧向抖振位移主要由第一阶侧弯振型控制,竖向抖振位移主要由第一阶竖弯振型控制;2.MTMD的控制效果对设计参数的变化十分敏感,其中质量比和频带宽敏感性更强;3.MTMD的最优设计参数可以通过一阶优化算法获得,并可通过零阶优化算法对优化结果进行验证;4.采用优化后的MTMD设计参数,苏通大桥的抖振响应可以得到明显抑制,且侧向抖振控制效果更加明显。     

Dynamic responses of cable-stayed bridges to vehicular loading including the effects of the local vibration of cables

Stay cables, the primary load carrying components of cable-stayed bridges (CSBs), are characterised by high flexibility which increases with the span of the bridge. This makes stay cables vulnerable to local vibrations which may have significant effects on the dynamic responses of long-span CSBs. Hence, it is essential to account for these effects in the assessment of the dynamics CSBs. In this paper, the dynamic responses of CSBs under vehicular loads are studied using the finite element method (FEM), while the local vibration of stay cables is analyzed using the substructure method. A case study of a cable-stayed steel bridge with a center span of 448 m demonstrates that stay cables undergo large displacements in the primary mode of the whole bridge although, in general, a cable’s local vibrations are not obvious. The road surface roughness has significant effects on the interaction force between the deck and vehicle but little effect on the global response of the bridge. Load impact factors of the main girder and tower are small, and the impact factors of the tension of cables are larger than those of the displacements of girders and towers.     

温度变化影响下基于神经网络的悬索桥损伤预警方法

提出了考虑温度变化影响的悬索桥结构损伤预警方法.首先,采用神经网络技术建立桥梁实测模态频率与温度的相关性模型,用以消除温度变化对模态频率的影响.然后,将不同温度下的实测模态频率进行＂温度归一化＂,在此基础上利用神经网络新奇检测技术建立自联想神经网络进一步识别模态频率的异常变化.通过润扬大桥悬索桥236d的实测数据分析验证了该方法的可行性.分析结果表明,不同季节下模态频率的相对变化平均约为2.0%,采用所提方法可以识别出悬索桥模态频率0.1%的异常变化,适用于悬索桥结构的在线整体状态监测.     

Nonlinear Dynamic Reliability of Coupled Stay Cables and Bridge Tower

Nonlinear vibration can cause serious problems in long span cable-stayed bridges.When the internal resonance threshold is reached between the excitation frequency and natural frequency,large amplitudes occur in the cable.Based on the current situation of lacking corresponding constraint criteria,a model was presented for analyzing the dynamic reliability of coupling oscillation between the cable and tower in a cable-stayed bridge.First of all,in the case of cable sag,the d'Alembert principle is applied to studying the nonlinear dynamic behavior of the structure,and resonance failure interval of parametric oscillation is calculated accordingly.Then the dynamic reliability model is set up using the JC method.An application of this model has been developed for the preliminary design of one cable-stayed bridge located on Hai River in Tianjin,and time histories analysis as well as reliability indexes have been obtained.When frequency ratio between the cable and tower is approaching 1∶2,the reliability index is 0.98,indicating high failure probability.And this is consistent with theoretical derivation and experimental results in reference.This model,which is capable of computing the reliability index of resonance failure,provides theoretical basis for the establishment of corresponding rule.     

基于GPS的叠合梁斜拉桥双层模型修正方法

为了建立实测动响应和桥梁健康状况的实质性联系,提出用双层模型修正方法修正叠合梁斜拉桥理论计算模型.以实测固有频率为第1层修正目标,采用人工调节方法,在可靠范围内变化桥面板质量、网格划分密度、混凝土模量及边跨压重等参数修正模型的动力特性;然后以GPS实测动响应为第2层修正目标,通过逐步减小结构各向刚度EI模拟桥梁整体刚度损伤,采用有限元迭代的方法修正模型的挠度值.以南浦大桥为例,对其进行有限元建模,并利用所提出的方法进行模型修正.分析结果表明,经过第1层模型修正,频率误差的标准偏差小于7%,比初始误差有明显改善;经过第2层模型修正,桥梁跨中挠度误差小于10%,桥梁结构各向刚度EI下降约20%.研究结果表明理论计算结果与实测结果相吻合.