導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇可靠度理論論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

完善的監(jiān)理管理制度是落實(shí)電力工程監(jiān)理管理的前提條件，因此電力企業(yè)要根據(jù)電力工程的實(shí)際特點(diǎn)完善安全監(jiān)理制度。由于電力工程建設(shè)監(jiān)理單位對(duì)相關(guān)法律法規(guī)認(rèn)識(shí)不深，這在很大程度上制約了監(jiān)理制度的發(fā)展，工程監(jiān)理也難以與國(guó)際接軌。因此，為了有效發(fā)揮監(jiān)理單位的作用，應(yīng)通過(guò)完善工程監(jiān)理法律法規(guī)體系來(lái)促進(jìn)監(jiān)理行業(yè)的發(fā)展，使監(jiān)理單位在電力工程建設(shè)中發(fā)揮重要作用。在工程監(jiān)理法律法規(guī)體系中，應(yīng)明確規(guī)定監(jiān)理單位的責(zé)任和義務(wù)，包括:第一，監(jiān)理單位需要對(duì)電力工程建設(shè)的質(zhì)量、安全、成本、施工進(jìn)度進(jìn)行控制，進(jìn)行工程建設(shè)信息和合同管理，積極協(xié)調(diào)相關(guān)單位間的工作關(guān)系。第二，明確電力工程監(jiān)理的工作范圍，包括設(shè)計(jì)方案討論;檢查施工圖方案;參與對(duì)承包商的招標(biāo)評(píng)標(biāo);參與施工圖交底、組織圖紙會(huì)審;檢查施工現(xiàn)場(chǎng)原材料及構(gòu)件數(shù)目及質(zhì)量等。第三，監(jiān)理單位必須與業(yè)主簽訂監(jiān)理合同，合同內(nèi)容應(yīng)包括監(jiān)理工作范圍，雙方權(quán)利、義務(wù)和責(zé)任，合同必須按照《火力發(fā)電、輸變電工程監(jiān)理招標(biāo)程序及招標(biāo)文件范本》的相關(guān)規(guī)定，雙方必須嚴(yán)格執(zhí)行合同內(nèi)容。第四，實(shí)行總監(jiān)理師負(fù)責(zé)制，設(shè)立由專業(yè)監(jiān)理工程師、總監(jiān)理師及其他監(jiān)理人員組成的監(jiān)理機(jī)構(gòu)，在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立監(jiān)理機(jī)構(gòu)，并配備相應(yīng)的監(jiān)理人員，各自履行自己的監(jiān)理職責(zé)，由總監(jiān)理師相關(guān)指令，總監(jiān)理師有一定的授權(quán)范圍，有權(quán)終止工程建設(shè)單位合同。

2電力企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)員工安全施工培訓(xùn)

安全管理監(jiān)督管理體系的建立和設(shè)備定期的維修，在很大程度上可以提高變電站的運(yùn)行安全。在變電站的電力設(shè)備操作過(guò)程中，存在較大的危險(xiǎn)，尤其是在變電運(yùn)行的過(guò)程中，需要大量的工作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，如果工作人員在操作過(guò)程中，安全意識(shí)不高，違規(guī)操作或者在操作的過(guò)程中發(fā)生失誤，就有可能造成嚴(yán)重的后果，不僅有可能造成無(wú)法挽回的損失，更有甚者會(huì)造成人員傷亡。因此，電力企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)員工安全施工的培訓(xùn)。同時(shí)，在變電站安全運(yùn)行管理中，工作人員的文化素質(zhì)及道德水平在很大程度上影響著電力工程的建設(shè)質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)工作人員的培訓(xùn)工作，既要加強(qiáng)安全知識(shí)技能的學(xué)習(xí)，也要加強(qiáng)安全管理和相關(guān)法律法規(guī)知識(shí)的學(xué)習(xí)。通過(guò)制定績(jī)效考核制度充分調(diào)動(dòng)監(jiān)理人員學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，只有提高了工作人員的文化素質(zhì)，工作人員才能做好電力工程監(jiān)督管理工作。對(duì)于高空作業(yè)的工作人員，必須要求持證上崗，加強(qiáng)對(duì)工作人員的知識(shí)教育，給予業(yè)主和施工單位更多的專業(yè)指導(dǎo)，做到“三控、兩管、一協(xié)調(diào)”的管理，提高電力工程質(zhì)量。在電力工程建設(shè)中，只有工作人員的業(yè)務(wù)技能得到提升，同時(shí)具備相應(yīng)的法律道德觀念，才能促進(jìn)電力工程建設(shè)活動(dòng)的順利開展。通過(guò)對(duì)電力工程建設(shè)實(shí)行全過(guò)程的動(dòng)態(tài)管理，充分發(fā)揮監(jiān)督管理的作用，以促進(jìn)電力工程建設(shè)持續(xù)、穩(wěn)定地發(fā)展，提高電力安全監(jiān)督的可靠性。

3加強(qiáng)電力安全監(jiān)督隊(duì)伍的建設(shè)

面對(duì)當(dāng)前電力企業(yè)存在的問(wèn)題，要順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，充分利用科學(xué)技術(shù)和法律對(duì)電力進(jìn)行有效的監(jiān)督。電力企業(yè)首先就要建立一支高效的監(jiān)督隊(duì)伍，定期對(duì)監(jiān)督人員進(jìn)行培訓(xùn)，使監(jiān)督人員通過(guò)培訓(xùn)不斷提高監(jiān)管知識(shí)，熟練掌握和運(yùn)用國(guó)家關(guān)于安全生產(chǎn)方面的法律法規(guī)，提高監(jiān)管人員的綜合素質(zhì)。同時(shí)，為了提高監(jiān)管人員在執(zhí)法中的工作效率和提高監(jiān)管人員的事故調(diào)查能力，要求監(jiān)督人員具備對(duì)特殊事故的應(yīng)急處理能力。只有建設(shè)起高素質(zhì)的監(jiān)督管理隊(duì)伍，才能實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)安全監(jiān)督的可靠性。其次，電力企業(yè)還要明確劃分安全檢查的主要任務(wù)。電力企業(yè)電力安全監(jiān)督的主要任務(wù)，就是徹底解決變電站運(yùn)行過(guò)程中的熱點(diǎn)問(wèn)題和突發(fā)事件，把電網(wǎng)和電力供應(yīng)安全作為電力企業(yè)安全監(jiān)督的核心，及時(shí)了解安全生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)，掌握電力生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的新問(wèn)題，并根據(jù)問(wèn)題的實(shí)際情況，制定相關(guān)的解決方案。再次，電力企業(yè)還要提高變電作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。安全監(jiān)察工作就是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管理，在傳統(tǒng)變電作業(yè)中，缺乏風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)，這種傳統(tǒng)的方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)下社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)安全作業(yè)的要求，因此，要求電力企業(yè)對(duì)變電作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理工作引起重視，建立完善的風(fēng)險(xiǎn)控制體系，將變電作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

4結(jié)語(yǔ)

篇2

關(guān)鍵詞：地下工程，支護(hù)結(jié)構(gòu)，可靠性

 

0.前言

地下支護(hù)是一種復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)體系，其構(gòu)筑過(guò)程中整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)特性和穩(wěn)定性不僅受到巖石的生成條件和地質(zhì)作用的影響，還受到隧道開挖方法、支護(hù)類型、支護(hù)時(shí)機(jī)、支護(hù)參數(shù)等因素的影響。若巖體強(qiáng)度高，整體性好，斷面形狀有利；巖體的變形發(fā)展到一定程度將自行終止，圍巖是穩(wěn)定的。反之，巖體的變形將自由發(fā)展下去，最終導(dǎo)致圍巖整體失穩(wěn)而破壞。這種情況下，在開挖后適時(shí)地沿周邊設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)巖體產(chǎn)生抗力，形成約束。但考慮到地下結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性和安全性，應(yīng)當(dāng)結(jié)合圍巖和支護(hù)的相互作用，達(dá)到一種可靠性設(shè)計(jì)。

1.概述

地下工程設(shè)計(jì)的目的是使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能夠完成全部功能要求，并且有足夠的可靠性。論文參考網(wǎng)。所指的基本功能是由其用途決定的。性能指標(biāo)有安全性、適應(yīng)性和耐久性。一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)在

具有了這三種性能之后，稱之為具有可靠性。支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本作用就是和圍巖一起組成一個(gè)有足夠安全的地下結(jié)構(gòu)體系，能夠承受可能出現(xiàn)的各種荷載，保持地下工程斷面的使用凈空。同時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)還要確保圍巖性能的進(jìn)一步惡化。因此，對(duì)既定的地下工程選擇適當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有與上述作用相適應(yīng)的構(gòu)造、力學(xué)特性和施工的可能性與可靠性。在支護(hù)結(jié)構(gòu)具有極大剛度的情況下圍巖可以一點(diǎn)不產(chǎn)生變形；但支護(hù)結(jié)構(gòu)必須使圍巖保持原有的應(yīng)力狀態(tài)。若支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)施過(guò)遲，將會(huì)引起圍巖結(jié)構(gòu)松弛，自重能力下降。所以從可靠性和經(jīng)濟(jì)性考慮，在進(jìn)行既定工程實(shí)施開工時(shí)，須考究工程圍巖特性和支護(hù)對(duì)其作用機(jī)理。

2.支護(hù)結(jié)構(gòu)可靠性的確定

可靠性是非數(shù)量的概念，為了把可靠性作為建筑結(jié)構(gòu)性能的數(shù)量化指標(biāo)，我們將在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成預(yù)定功能的概率稱為可靠度。結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的標(biāo)志由極限狀態(tài)方程來(lái)衡量。結(jié)構(gòu)整體或部分在超過(guò)某狀態(tài)時(shí)，結(jié)構(gòu)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能的要求的這種狀態(tài)，稱為結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)一般由狀態(tài)函數(shù)(或稱功能函數(shù))加以描述。設(shè)結(jié)構(gòu)狀態(tài)函數(shù)為

當(dāng)z＞0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；當(dāng)z＜0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)；當(dāng)z＝0時(shí)，結(jié)構(gòu)處

于極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的可靠度即功能函數(shù)z＞0時(shí)的概率為

結(jié)構(gòu)的失效概率即功能函數(shù)z<0時(shí)的概率為

顯然有

可靠度分析中常用可靠度指標(biāo)β來(lái)表示結(jié)構(gòu)的可靠度，β定義為

若將正態(tài)變量S、R變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)正態(tài)隨機(jī)變量，則可靠度指標(biāo)的幾何涵義就是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)坐標(biāo)系SOR中原點(diǎn)到權(quán)限狀態(tài)直線的最短距離，引入到多個(gè)正態(tài)隨機(jī)變量情況，可靠度指標(biāo)就是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)空間中原點(diǎn)到極限狀態(tài)面的最短距離，如圖所示。

3.工程中支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠選擇

在地下施工中，支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)根據(jù)客觀需要和實(shí)際可能相結(jié)合的原則。客觀需要是指圍巖和地下水的狀況，其狀態(tài)有可能對(duì)穩(wěn)定性和可靠性產(chǎn)生影響。實(shí)際可能就是支護(hù)結(jié)構(gòu)本身的能力、適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、及施工的可能性。比如，在多變的地質(zhì)條件、塊裂巖體及形狀復(fù)雜的地下洞室，從使巖體強(qiáng)度增強(qiáng)的角度講應(yīng)采用錨桿。錨桿是一種能迅速起作用的支護(hù)類型，而且在復(fù)雜環(huán)境下不占作業(yè)空間，分布均勻。在軟弱巖體、塑性或流變巖體和膨脹性巖體中，以及在圍巖壓力較大的條件下，保證工程的穩(wěn)定安全，支護(hù)結(jié)構(gòu)必須封閉。論文參考網(wǎng)?；炷恋目估旌蛷澢芰^淺，因此在素噴混凝土?xí)r通常都配合金屬網(wǎng)一起使用。還有，在工程中對(duì)于抗拉性能較差的混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免受彎矩作用，如設(shè)計(jì)的薄一點(diǎn)，圓順些，在支護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)置鉸或縱向伸縮縫，增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的柔性，減少?gòu)澗?，但必須結(jié)合地下工程的防水要求一并考慮。此文對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)中鉸的防水問(wèn)題不做討論。

4.支護(hù)結(jié)構(gòu)可靠性分析

通常，地下工程文護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算需考慮地層和支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用，一般都是非線性的二維和三維問(wèn)題，而且，計(jì)算還與開挖方法、支護(hù)過(guò)程等有關(guān)。對(duì)于這類復(fù)雜問(wèn)題，只有在特殊情況下才可能得到解析解答。目前，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)數(shù)值的分析大都采用有限元法。根據(jù)地下下程的支護(hù)結(jié)構(gòu)與其周圍巖體共同作用的特點(diǎn)，通?？砂阎U(kuò)結(jié)構(gòu)與巖體作為—個(gè)統(tǒng)一的組合體來(lái)考慮，將支護(hù)結(jié)構(gòu)及其影響范圍內(nèi)的巖體一起進(jìn)行離散化。地下工程有限元法多數(shù)采用內(nèi)部加載方法求解，需要求調(diào)用內(nèi)部邊界上的釋放荷載，并將其化為節(jié)點(diǎn)力。沒(méi)沿預(yù)計(jì)開挖線上各點(diǎn)初始應(yīng)力，在離散化的情況下，可假定沿開控面上兩相鄰節(jié)點(diǎn)之間的初始應(yīng)力呈線性變化，如圖所示，當(dāng)開挖邊界節(jié)點(diǎn)按逆時(shí)針次序排列時(shí)，開挖所引起的等效荷載釋放。

有限元法作為一種廣泛應(yīng)用的數(shù)值解法，其計(jì)算的準(zhǔn)確性與精度是不用懷疑的。然而應(yīng)用于地下工程中，計(jì)算結(jié)果往往與實(shí)際有一定距離。一般來(lái)說(shuō)，有限元法獲得的圍巖穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的可靠性，取決于下述三個(gè)因素：(1)巖體參數(shù)取值的可靠性和準(zhǔn)確度，主要是地應(yīng)力和巖體力學(xué)參數(shù)。(2)圍巖力學(xué)模型選用的正確性。(3)有限元的正確剖分和非線性計(jì)算的收斂情況。當(dāng)然各種計(jì)算方法所得的安全度是不一樣的，都缺乏非常嚴(yán)格的理論依據(jù)。從可靠性講，有限元法當(dāng)前普遍適用。

5.支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則和要求

一個(gè)可靠的支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足三點(diǎn)基本要求。一、保證支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖作為一個(gè)整體進(jìn)行工作，過(guò)去工程的常用的木支撐和模板灌注混凝土襯砌，因?yàn)槠涫┕すに囋蚝茈y做到牢固接觸，所以支護(hù)效果較差。由于接觸點(diǎn)不固定，圍巖壓力極不均勻，常常造成襯砌受力異常，發(fā)生開裂甚至喪失使用功能。設(shè)計(jì)理論應(yīng)全面接觸為出發(fā)點(diǎn)，盡量選用能達(dá)到這個(gè)要求的結(jié)構(gòu)形式。二、允許地下結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生有限制的變形，以充分發(fā)揮圍巖的承載能力而減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，使兩者更加協(xié)調(diào)地工作。當(dāng)然，柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)的柔度也應(yīng)該有一定的限度，絕不是越柔越好。三、要能分期施工，并使早期支護(hù)和后期支護(hù)相配合，主動(dòng)控制圍巖的變形。論文參考網(wǎng)。當(dāng)變形發(fā)展到一定程度時(shí)，初次支護(hù)可能因強(qiáng)度不足而產(chǎn)生問(wèn)題，要隨時(shí)補(bǔ)強(qiáng)到變形趨于基本穩(wěn)定后再做后期支護(hù)結(jié)構(gòu)。這種可分式的支護(hù)結(jié)構(gòu)不僅使作業(yè)靈活，而且可以保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

基于要求，我們對(duì)各種支護(hù)結(jié)構(gòu)都要有一個(gè)正確的評(píng)價(jià)，以便根據(jù)變化的地質(zhì)條件加以合理的選擇。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐干成,白洪才等.地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu).北京：中國(guó)水利水電出版社, 2001.

[2]賀少輝.地下工程（修訂本）.北京：清華大學(xué)出版社;北京交通大學(xué)出版社,2008,3.

篇3

關(guān)鍵詞：剪壓復(fù)合作用；混凝土空心砌塊砌體；抗震抗剪強(qiáng)度；下降段；破壞形態(tài)

中圖分類號(hào)：TU398 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：16744764（2012）05000105

隨著豎向壓應(yīng)力σy的增加，混凝土空心砌塊砌體的剪切破壞依次表現(xiàn)為剪摩、剪壓和斜壓3類破壞形態(tài)[15]，如圖1所示，而與之對(duì)應(yīng)的分別是庫(kù)侖、主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力理論[1， 612]，如圖2所示。但是，中國(guó)現(xiàn)行《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[13]（簡(jiǎn)稱砌體規(guī)范）和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[14]（簡(jiǎn)稱抗震規(guī)范）對(duì)混凝土空心砌塊砌體的靜力和抗震抗剪強(qiáng)度采用了各自不同形式的庫(kù)侖理論公式，兩者不僅在計(jì)算方法上不統(tǒng)一，而且在可靠度的取值上也與相對(duì)成熟的燒結(jié)普通磚砌體相差較大。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

〖=D（〗 呂偉榮，等：混凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強(qiáng)度〖=〗 1）正如圖1、2所示，單一的庫(kù)倫理論公式僅適用于其對(duì)應(yīng)的剪摩破壞，而對(duì)于另兩類破壞形態(tài)，特別是具有明顯下降段的斜壓破壞，則擬合較差，甚至偏于不安全[1]。

2）如圖3所示，盡管現(xiàn)行抗震規(guī)范較2001版規(guī)范在混凝土空心砌塊砌體的抗震抗剪強(qiáng)度計(jì)算上進(jìn)行了調(diào)整，但當(dāng)σ0/fv大于16時(shí)，按水平段取值仍不具備下降段，與實(shí)際明顯不符，不能滿足日益增長(zhǎng)的高層配筋砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[1516]的要求。

3）以MU10、M75的燒結(jié)普通磚砌體和MU10、Mb7.5的混凝土砌塊砌體為例（取永久荷載分項(xiàng)系數(shù)γG=1.2），如圖3所示，對(duì)于國(guó)內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)較多，運(yùn)用也較為成熟的燒結(jié)普通磚砌體，其靜力抗剪強(qiáng)度曲線①普遍高于抗震抗剪強(qiáng)度曲線③；而對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)較少的混凝土空心砌塊砌體，其靜力抗剪強(qiáng)度曲線②普遍低于抗震抗剪強(qiáng)度曲線④。兩本規(guī)范對(duì)于這兩類砌體結(jié)構(gòu)在抗剪強(qiáng)度計(jì)算上表現(xiàn)出來(lái)的不同規(guī)律，值得商榷。

綜上所述，現(xiàn)行抗震規(guī)范采用庫(kù)倫理論公式計(jì)算混凝土空心砌塊砌體的抗震抗剪強(qiáng)度不僅不全面，而且其可靠度也值得質(zhì)疑。針對(duì)以上問(wèn)題，李曉文[17]、駱萬(wàn)康[18]、蔡勇[8， 12]、梁建國(guó)[19]等中國(guó)學(xué)者均對(duì)此進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，并提出了各自的計(jì)算公式，但均無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)剪摩、剪壓和斜壓三類破壞形態(tài)的全面模擬。

為此，本文作者于2008年提出了砌體剪壓破壞區(qū)理。該理論認(rèn)為，既然在多數(shù)的砌體剪壓試驗(yàn)中剪摩與剪壓破壞或剪壓與斜壓破壞共同出現(xiàn)，不妨將砌體的三類剪壓復(fù)合破壞分為剪摩剪壓破壞區(qū)和剪壓斜壓破壞區(qū)，通過(guò)引入權(quán)函數(shù)，推導(dǎo)出相應(yīng)的砌體靜力與動(dòng)力抗剪強(qiáng)度簡(jiǎn)化公式[11]：

其中A、B及a需根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定。在文[11]中，盡管也曾提出了混凝土空心砌塊砌體的抗震抗剪強(qiáng)度公式，但該公式中A、B及a等參數(shù)的確定僅僅是在其靜力抗剪強(qiáng)度公式的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)單的對(duì)其曲線峰值折減15%得到，缺乏試驗(yàn)支持。

因此，本文將基于砌體剪壓破壞區(qū)理論，引入近年來(lái)收集到的中國(guó)58片混凝土砌塊砌體墻的剪壓試驗(yàn)結(jié)果[19]，在保證可靠度的基礎(chǔ)上，運(yùn)用曲線擬合方法，確定式（1）的3個(gè)參數(shù)，提出了剪壓復(fù)合作用下混凝土砌塊砌體抗震抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值全曲線公式，解決了現(xiàn)行砌體和抗震規(guī)范中存在不合理和不安全的問(wèn)題。1 剪壓復(fù)合作用下混凝土空心砌塊砌體的抗剪強(qiáng)度全曲線 砌體剪壓破壞區(qū)理論簡(jiǎn)化公式（1）具有下降段，能較全面的模擬砌體剪壓破壞全曲線。為此，本文根據(jù)圖1曲線中相關(guān)數(shù)學(xué)特征，可對(duì)公式（1）中的參數(shù)A、B及a確定如下：

根據(jù)中國(guó)現(xiàn)有的58片不同高寬比、不同試件尺寸、不同加載方式的混凝土空心砌塊砌體結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果[19]，如圖4所示，同時(shí)參考相關(guān)文獻(xiàn)研究成果，對(duì)剪壓復(fù)合作用下混凝土空心砌塊砌體抗剪強(qiáng)度曲線的關(guān)鍵參數(shù)取值如下：

1）曲線峰值點(diǎn)坐標(biāo)（b， ymax）的取值

如圖5所示，對(duì)于坐標(biāo)系統(tǒng)為x=σy/fm、y= fvm/fm的混凝土空心砌塊砌體的剪壓相關(guān)曲線而言，相關(guān)文獻(xiàn)中橫坐標(biāo)b的取值各不相同：重慶建筑大學(xué)駱萬(wàn)康教授（1999年）對(duì)于普通粘土磚動(dòng)力剪切試驗(yàn)回歸曲線峰值點(diǎn)取為0502；湖南大學(xué)劉桂秋教授（2000年）對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)統(tǒng)一取為067[10]；而對(duì)于混凝土而言，其剪壓相關(guān)曲線峰值坐標(biāo)為060。綜合以上取值，并考慮到動(dòng)力試驗(yàn)的取值相對(duì)偏低，本文建議取為055。

如圖4所示，文[19]的試驗(yàn)值與式（6）計(jì)算值比值的平均值為1.27，變異系數(shù)為0245，兩者吻合較好，且式（6）的計(jì)算值偏于安全。

同時(shí)，與文[19]的公式相比，式（6）的改進(jìn)在于：1）具有下降段，能全面的反映剪壓復(fù)合作用下混凝土空心砌塊砌體的剪摩、剪壓及斜壓3個(gè)破壞階段；2）解決了文[19]的計(jì)算取值偏于保守的取值，即當(dāng)σy，m/fv0， m>5，文[19]取值為水平直線。同時(shí)，當(dāng)σy，m/fv0， m>13.1，文[19]的計(jì)算取值由于缺乏下降段而導(dǎo)致不安全，無(wú)法適用于高層配筋砌塊砌體結(jié)構(gòu)。

2 混凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值公式2.1 γ的取值

與試驗(yàn)平均值公式取值不同，現(xiàn)行砌體規(guī)范中已明確給出了fv0和f的取值，根據(jù)砌體規(guī)范表322所列的混凝土砌塊砌體類型，可計(jì)算出γ的范圍在（0.015～0.050）之間，平均值為0.026，

2.2 抗震抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式的確定

根據(jù)可靠度理論，砌體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)值f與強(qiáng)度平均值fm的關(guān)系為：

（8）

如圖5所示，本文提出的混凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式（8）與試驗(yàn)平均值公式（5）相比，不僅具有可靠度保障，而且具有與試驗(yàn)曲線及理論分析相同的特征。為方便工程應(yīng)用，本文對(duì)表1中的各種混凝土砌塊砌體組合按式（8）的計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)行規(guī)范中所采取的公式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，部分結(jié)果如下圖6所示。

圖6的計(jì)算結(jié)果表明：1）本文提出的混凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強(qiáng)度公式（8）普遍低于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的混凝土砌塊砌體靜力抗剪強(qiáng)度計(jì)算值，不僅提高了其抗震可靠度，而且較好的統(tǒng)一、協(xié)調(diào)了燒結(jié)普通磚砌體和混凝土砌塊砌體的抗震與靜力抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值之間的變化關(guān)系。2）不同類型的混凝土砌塊砌體按式（8）計(jì)算的抗震抗剪強(qiáng)度均在σy=f時(shí)趨于0，較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)砌體剪壓相關(guān)曲線中3個(gè)破壞形態(tài)的模擬，避免了現(xiàn)行規(guī)范中抗剪強(qiáng)度單調(diào)遞增的不合理和不安全。3 結(jié)論

1）在砌體剪壓復(fù)合破壞區(qū)理論基礎(chǔ)上，根據(jù)中國(guó)已有的58片灌芯砌塊砌體墻片試驗(yàn)結(jié)果，推導(dǎo)出混凝土砌塊砌體的剪壓相關(guān)性試驗(yàn)值曲線公式（5）。與傳統(tǒng)砌塊砌體剪壓相關(guān)曲線相比，該曲線不僅光滑連續(xù)，而且具有下降段。

2）通過(guò)對(duì)式（5）曲線頂點(diǎn)按f=0.42 fm進(jìn)行折減以及起點(diǎn)、終點(diǎn)的相關(guān)處理后，本文推導(dǎo)出具有一定可靠度保證的混凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值公式（8）。如圖5所示，經(jīng)式（8）的計(jì)算得到的凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值不僅低于現(xiàn)行抗震規(guī)定的抗震抗剪強(qiáng)度，而且也普遍低于現(xiàn)行規(guī)范砌體規(guī)定的靜力抗剪強(qiáng)度，這表明式（8）不僅滿足設(shè)計(jì)可靠度要求，而且較好的統(tǒng)一、協(xié)調(diào)了燒結(jié)普通磚砌體和混凝土砌塊砌體的抗震與靜力抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值之間的變化關(guān)系。

3）如圖6所示，本文提出的混凝土空心砌塊砌體抗震抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式（8）不僅具有下降段，且對(duì)于不同類型的砌塊砌體組合基本上均在主壓應(yīng)力σy=f時(shí)趨于0，較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)砌體剪壓相關(guān)曲線中各種破壞形態(tài)的模擬，能直接運(yùn)用于高層砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免了現(xiàn)行規(guī)范中抗剪強(qiáng)度單調(diào)遞增的不合理和不安全。

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篇4

【關(guān)鍵詞】神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；可靠度計(jì)算；懸索橋

引言

懸索橋作為一種纜索承重的結(jié)構(gòu)，20世紀(jì)后期，橋梁工程取得了很大的技術(shù)進(jìn)步，人們也開展了許多基于確定性結(jié)構(gòu)參數(shù)的靜力問(wèn)題的研究。然而，在實(shí)際中，結(jié)構(gòu)參數(shù)中存在著大量不確定性，懸索橋結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)及可靠性會(huì)受這些參數(shù)的影響，這些問(wèn)題的解決需要借助基于可靠度的分析方法。蒙特卡羅法能夠應(yīng)用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，但是計(jì)算量非常大，消耗大量的有限元分析時(shí)間。

近年來(lái)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于具有良好的學(xué)習(xí)能力和推理能力，適合處理對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、建立復(fù)雜的非線性映射等問(wèn)題，已逐漸運(yùn)用于各領(lǐng)域。本文引用前人的研究成果，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用到懸索橋結(jié)構(gòu)可靠度分析中，作為結(jié)構(gòu)可靠性分析的一種參考方法。

1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

單層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如圖 1所示，圖中為輸入信號(hào)，表征各個(gè)信息對(duì)神經(jīng)元刺激的強(qiáng)弱，或稱之為權(quán)值，為神經(jīng)元的閾值，是神經(jīng)元的輸出信號(hào)，其表達(dá)式為：

（1）

式中，為激活函數(shù)，表示神經(jīng)元的輸入-輸出關(guān)系。

常用的傳遞函數(shù)，有線性函數(shù)、對(duì)數(shù)S型函數(shù)、雙曲正切S型函數(shù)。

線性函數(shù)的表達(dá)式為

（2）

對(duì)數(shù)S型函數(shù)的表達(dá)式為

（3）

雙曲正切S型函數(shù)的表達(dá)式為

（4）

在一般情況下，在隱含層均采用S型傳遞函數(shù)，而輸出層可采用線性傳遞函數(shù)或者S型傳遞函數(shù)。

根據(jù)多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射存在定理，理論上證明一個(gè)任意的連續(xù)函數(shù)都能與一個(gè)3層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立映射關(guān)系。因此一般選3層網(wǎng)絡(luò)。在確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)后，使用一定數(shù)量的表示結(jié)構(gòu)性能的基本變量如結(jié)構(gòu)尺寸、材料性質(zhì)、溫度、力等作為輸入變量，而將所關(guān)心的結(jié)構(gòu)上的作用效應(yīng)如應(yīng)力、 變形等作為輸出變量組成訓(xùn)練樣本訓(xùn)練，確定神經(jīng)元間的權(quán)值與閾值。由于樣本矢量各基本變量的物理單位不同，數(shù)值差距甚遠(yuǎn)，因此，訓(xùn)練樣本一般先進(jìn)行歸一化處理。在訓(xùn)練過(guò)程中，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閾值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使網(wǎng)絡(luò)的輸出目標(biāo)盡量的接近期望目標(biāo)，準(zhǔn)確地模擬結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。

2 可靠度分析

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一次二階矩法是以結(jié)構(gòu)可靠度理論為基礎(chǔ)，將均勻設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)有限元分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及一次二階矩法等理論與方法有效地結(jié)合起來(lái)，解決求解功能函數(shù)為隱式、高次非線性的大跨度橋梁結(jié)構(gòu)可靠度問(wèn)題。具體的實(shí)施過(guò)程如下：

（1） 確定橋梁結(jié)構(gòu)基本變量的個(gè)數(shù)，并統(tǒng)計(jì)其特征，選擇適當(dāng)?shù)木鶆蛟O(shè)計(jì)表得出樣本點(diǎn)；

（2） 建立有限元模型，計(jì)算歸一化處理后樣本點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)響應(yīng)值，以此為目標(biāo)矢量和樣本點(diǎn)共同組成訓(xùn)練樣本；

（3） 建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，確定所采用網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式，利用訓(xùn)練樣本訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)；

（4） 利用一次二階矩方法完成橋梁結(jié)構(gòu)的可靠度計(jì)算。

3 工程實(shí)例

珠江黃埔大橋南汊橋是位于廣州市的東郊。主橋?yàn)?90m+1108m+350m的單跨雙索面鋼箱梁地錨式懸索橋，采用預(yù)制平行鋼絲索股，主梁為帶風(fēng)嘴的閉口鋼箱梁，梁高3.5m，全寬41.69m。圖1為該橋的總體布置圖。

圖1珠江黃埔大橋南汊懸索橋總體布置圖

采用有限元分析軟件MIDAS建立考慮幾何非線性的有限元模型，在正常使用極限狀態(tài)下，主梁在汽車荷載（不計(jì)沖擊力）作用下的最大豎向撓度為 （為中跨跨徑），建立極限狀態(tài)方程：

（5）

式中：為基本變量，包括結(jié)構(gòu)上各種作用、材料性能、幾何參數(shù)等。

本文考慮的基本變量分別為主梁、吊索、主纜彈的性模量，截面面積，主梁截面慣性矩以及活荷載，其統(tǒng)計(jì)參數(shù)見表1。

表 1珠江黃埔大橋南汊橋結(jié)構(gòu)隨機(jī)輸入變量的統(tǒng)計(jì)特征

隨機(jī)變量

變量符合

分布類型

均值

方差

主梁彈性模量（Pa）

E1

正態(tài)

2.06E+11

2.06E+10

吊索彈性模量（Pa）

E2

正態(tài)

1.10E+11

1.10E+10

主纜彈性模量（Pa）

E3

正態(tài)

2.00E+11

2.00E+10

主梁截面面積（m^2）

A1

對(duì)數(shù)正態(tài)

1.54696

0.077348

吊索截面面積（m^2）

A2

對(duì)數(shù)正態(tài)

0.00596

0.000298

主纜截面面積（m^2）

A3

對(duì)數(shù)正態(tài)

0.39648

0.019824

主梁截面慣性矩（m^4）

I

對(duì)數(shù)正態(tài)

3.21482

0.160741

活荷載（N/m）

F

正態(tài)

39060

5077.8

選取8-8-1的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，隱含層傳遞函數(shù)采用對(duì)數(shù)S型函數(shù)，輸出層傳遞函數(shù)采用線性函數(shù)，選著適當(dāng)?shù)木鶆蛟O(shè)計(jì)產(chǎn)生的100個(gè)設(shè)計(jì)樣本，建立起輸入與輸出的關(guān)系（即極限狀態(tài)函數(shù)）。

為了驗(yàn)證神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合的準(zhǔn)確性，按各參數(shù)的隨機(jī)特征，隨機(jī)產(chǎn)生30個(gè)檢驗(yàn)樣本點(diǎn)，利用有限元分析可以得到檢驗(yàn)樣本的真實(shí)極限狀態(tài)函數(shù)值，并將檢驗(yàn)樣本點(diǎn)代入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，可以比較其值，測(cè)試擬合的準(zhǔn)確性，如圖2所示。

然后利用一次二階矩方法，計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)為4.9731，通過(guò)有限元-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-遺傳算法計(jì)算得到的可靠指標(biāo)5.021，結(jié)果比較接近，說(shuō)明此方法可以提供作為參考。

圖2檢驗(yàn)樣本下擬合函數(shù)計(jì)算值與真實(shí)功能函數(shù)值的比較

結(jié) 論：

大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)一般不能顯式明確表達(dá)，此時(shí)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是進(jìn)行可靠度分析比較方便的選擇。本程序可以直接將可靠度分析與有限元分析結(jié)合起來(lái)，文中的工程實(shí)例分析驗(yàn)證了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在可靠度分析中的有效性，能為工程應(yīng)用提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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篇5

關(guān)鍵詞:可靠度分析；不確定性；隨機(jī)有限元；橋梁地震易損性

Abstract：The importance of reliability analysis of highway bridges in the lifetime performance is addressed in the introduction. Then, structural uncertainty and reliability methods are briefly outlined and categorized in a compact form. Some techniques of time-independent reliability methods are presented with basic formulations, among which FORM/SORM, MC method, response surface method, Neumann expansion solution are particularly highlighted. Moreover, attention is given particularly to seismic fragility of bridges. Basic principles of probabilistic seismic analysis are summerized. Finally, a practicable scheme is presented to give guidelines for future study.

Keywords：reliability analysis; uncertainty; SFEM; seismic fragility of bridge

中圖分類號(hào)： U448.14文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1 引言

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)橋梁建設(shè)事業(yè)迅猛發(fā)展。雖然橋梁數(shù)目眾多，但公路橋梁的總體技術(shù)并不樂(lè)觀[1]。早期的橋梁存在結(jié)構(gòu)體系上的弱點(diǎn)，改革開放以后修建的橋梁，則在安全性和耐久性方面存在隱患。近年來(lái)又由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通流量出現(xiàn)了持續(xù)迅速的增長(zhǎng)，超載致使橋梁損壞和疲勞破損現(xiàn)象頻出。歷年交通部的橋梁調(diào)查結(jié)果也顯示，我國(guó)橋梁有相當(dāng)一部分處于“帶病”工作甚至在“危險(xiǎn)”狀態(tài)。因此，為確保這些耗資巨大并與國(guó)計(jì)民生密切相關(guān)的大橋安全耐久的使用，就必須對(duì)這些大橋進(jìn)行系統(tǒng)的橋梁評(píng)估。

在對(duì)橋梁進(jìn)行評(píng)估時(shí)，傳統(tǒng)的方法常?；谕庥^調(diào)查或者基于專家經(jīng)驗(yàn)，在評(píng)估時(shí)，一般請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的工程師對(duì)既有橋梁狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，繼而給出相關(guān)意見[2]。由于在橋梁評(píng)估中，影響評(píng)估的因素眾多且關(guān)系復(fù)雜，因此評(píng)估與人的工程經(jīng)驗(yàn)有著密切的聯(lián)系，這也使得評(píng)估中包含了許多不定因素。結(jié)構(gòu)可靠性理論[2]采用失效概率或可靠指標(biāo)β來(lái)衡量其結(jié)構(gòu)的安全水平。由于以概率統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，該理論可以處理荷載和抗力的不定性，并可以處理這些不確定性對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)可靠度的影響。因此，它可為橋梁評(píng)估提供一個(gè)合理的理論框架。

2 可靠度分析

目前國(guó)內(nèi)外可靠度研究[3]可分為兩個(gè)方面：從荷載的角度可分為靜力可靠度和動(dòng)力可靠度，從時(shí)變特性可分為時(shí)變可靠度和時(shí)不變可靠度。在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，一般要保證一定的橋梁使用年限，在此期間橋梁不發(fā)生倒塌或者發(fā)生不可修復(fù)的破壞。以下的兩種方法常用來(lái)保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全：a）規(guī)范中在結(jié)構(gòu)抗力與荷載上分別使用分項(xiàng)系數(shù)來(lái)保證結(jié)構(gòu)安全，b）使用結(jié)構(gòu)的可靠度方法分析在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和評(píng)估中所涉及到的隨機(jī)性對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。如今可靠度的思想越來(lái)越多的應(yīng)用在設(shè)計(jì)中，很多國(guó)外的規(guī)范比如Eurocode8、AASHTO，也已經(jīng)規(guī)定了在設(shè)計(jì)與評(píng)估中使用可靠度分析的相應(yīng)條款。在既有橋梁而言，隨著橋梁服役年限的增加，橋梁結(jié)構(gòu)中的缺陷逐漸擴(kuò)展，設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留的安全邊際會(huì)因橋梁構(gòu)件的惡化而減少[4]。介于橋梁中結(jié)構(gòu)的缺陷、服役環(huán)境、荷載工況等都具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，采用確定性的分析理論和方法并不全面，因此，引入可靠度理論進(jìn)行分析更為合理。

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠度分析的時(shí)候，第一個(gè)重點(diǎn)就是如何設(shè)定最低的安全等級(jí)，使橋梁的功能與維修的費(fèi)用之間達(dá)到一個(gè)平衡。由于既有橋梁在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后和原設(shè)計(jì)的時(shí)候有很大的差距，一些人為因素或者隨機(jī)的自然災(zāi)害可能會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的失效。在實(shí)際中，造成橋梁結(jié)構(gòu)破壞的因素是復(fù)雜的，在這里大致可分為三類[5]：a）在設(shè)計(jì)時(shí)由于安全系數(shù)過(guò)低，導(dǎo)致安全邊際并不能完全覆蓋荷載和結(jié)構(gòu)抗力的隨機(jī)性，從而導(dǎo)致失效。b）可能出現(xiàn)的自然災(zāi)害和過(guò)載荷載使結(jié)構(gòu)失效。c）結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的易損部位使結(jié)構(gòu)存在潛在的危險(xiǎn)。

橋梁結(jié)構(gòu)體系中存在很多的不確定性因素[5]，其中包括材料性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)和結(jié)構(gòu)所承受的荷載，如車輛荷載、風(fēng)荷載或地震波等。這些不確定性均影響橋梁的性能與服役年限。而結(jié)構(gòu)的不確定性的認(rèn)識(shí)需要大量的試驗(yàn)和研究資料，一些這方面的工作[6] [7]已經(jīng)很好的完成，為結(jié)構(gòu)可靠度方法的使用和應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。由于結(jié)構(gòu)失效的模式可分為單個(gè)構(gòu)件的破壞和整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)破壞兩類。因此，對(duì)橋梁的可靠度分析有兩個(gè)水平，構(gòu)件水平上的分析和結(jié)構(gòu)體系水平上的分析。在結(jié)構(gòu)體系水平的分析中，根據(jù)結(jié)構(gòu)體系的破壞模式[2]，將結(jié)構(gòu)分為串聯(lián)結(jié)構(gòu)體系、并聯(lián)結(jié)構(gòu)體系和混聯(lián)體系，其中混聯(lián)體系是指由串聯(lián)體系和并聯(lián)體系共同構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系。因此，對(duì)于一個(gè)具體的結(jié)構(gòu)都有轉(zhuǎn)化為串聯(lián)體系或并聯(lián)體系來(lái)分析。串聯(lián)模型一般要分析橋梁的多個(gè)失效模式，其中任意一個(gè)失效即判定結(jié)構(gòu)失效，而并聯(lián)模式則用單一構(gòu)件的失效路徑來(lái)判定結(jié)構(gòu)的失效。

另外，大部分可靠度分析都可以簡(jiǎn)化為與時(shí)間無(wú)關(guān)，而當(dāng)結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)并非平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程[4]時(shí)，相應(yīng)的問(wèn)題即應(yīng)該用時(shí)變可靠度分析。時(shí)變可靠度分析常用在荷載隨著時(shí)間改變或者結(jié)構(gòu)抗力隨著時(shí)間持續(xù)惡化，比如結(jié)構(gòu)在腐蝕，疲勞等情況下。Kamenda[8]在1974年對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)提出了時(shí)變可靠度分析的概念與理論。Nowak[9]對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)使用時(shí)變可靠度理論，研究了結(jié)構(gòu)抗力退化對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響。Mori和Ellingwood[10]則將時(shí)變可靠度理論應(yīng)用在混凝土結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測(cè)與維修決策上。

在結(jié)構(gòu)的可靠度分析中，一般按大類分為分項(xiàng)系數(shù)的方法和概率方法。由于分項(xiàng)系數(shù)的方法較為簡(jiǎn)單，分項(xiàng)系數(shù)的取值并不能很好的體現(xiàn)結(jié)構(gòu)抗力和荷載的隨機(jī)性，實(shí)際中應(yīng)用較多的是第二種方法。

2.1分項(xiàng)系數(shù)的方法

這種方法[5]的一般形式如下：

（1）

是結(jié)構(gòu)的抗力，是結(jié)構(gòu)上i荷載的作用，是用來(lái)考慮結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)和力學(xué)性能上的隨機(jī)性的。是i荷載上的分項(xiàng)安全系數(shù)。（1）僅用在構(gòu)件水平的評(píng)估上。對(duì)于整橋水平的分析，由于單一的構(gòu)件的破壞也許并不能使整個(gè)橋梁破壞，因此必須要考慮到整個(gè)橋梁的延性，那么（1）式，將變?yōu)橄率?/p>

（2）

（2）式中，用來(lái)考慮橋梁體系的延性。

2.2概率的方法

這種方法[4]的檢驗(yàn)方程如下：

（3）

是計(jì)算出來(lái)的失效概率，是目標(biāo)失效概率。通常，失效的概率也用其他的方法來(lái)表達(dá)，即可靠度指標(biāo)。

（4）

是失效概率的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的反函數(shù)。另外，可用下式表示。

（5）

是極限狀態(tài)函數(shù)，用下式表示

（6）

是結(jié)構(gòu)的抗力，是荷載的作用。兩者皆是隨機(jī)變量，可用分布函數(shù)或者概率密度函數(shù)來(lái)計(jì)算。在進(jìn)行可靠度分析時(shí)，直接計(jì)算（5）式是有困難的，一般采用近似方法或者數(shù)值計(jì)算的方法。由于文章篇幅所限，這里僅介紹FORM/SORM方法，MC方法，隨機(jī)有限元方法等。

2.2.1 FORM/SORM方法

FORM方法由Rackwits[11]、Hasofer和Lind[12]等人先后提出，由于該法被國(guó)際安全度聯(lián)合委員會(huì)（JCSS）所推薦，所以也被稱為JC法。

在FORM方法中，失效函數(shù)在驗(yàn)算點(diǎn)的線性展開[12]為

（7）

式中，是驗(yàn)算點(diǎn)的梯度向量，即

（8）

是正態(tài)分布向量，那么也就是高斯分布。在驗(yàn)算點(diǎn)，均值和方差可由下式計(jì)算

（9）

（10）

上式中，上標(biāo)T表示轉(zhuǎn)置，是正態(tài)隨機(jī)變量的均值向量，是正態(tài)隨機(jī)變量的協(xié)方差，并且是一個(gè)對(duì)角矩陣。隨后，可由下式可靠度指標(biāo)

（11）

并可由（4）式計(jì)算失效概率。

在FORM方法中，均值法是最常用的方法，在這種方法中，驗(yàn)算點(diǎn)取在均值處，比如。此外，驗(yàn)算點(diǎn)的取值也可由其他方法（文獻(xiàn)）通過(guò)迭代方式獲得。

由于在很多情況下，失效函數(shù)并不能完全的用線性函數(shù)來(lái)近似，那么這個(gè)時(shí)候FORM方法并不能很好的來(lái)計(jì)算失效概率，這個(gè)時(shí)候可以使用對(duì)于失效函數(shù)更好的近似的SORM方法[13]。相對(duì)于FORM方法，SORM方法更加耗時(shí)和復(fù)雜。在這種方法里，失效函數(shù)是用兩個(gè)獨(dú)立的隨機(jī)變量來(lái)表示的，一個(gè)是線性函數(shù)，另外一個(gè)是二次的。Breitung[15]基于FORM方法推導(dǎo)出了SORM方法失效概率的近似計(jì)算式，

（12）

式中，下標(biāo)A表示漸進(jìn)的近似，n是表示空間U的維數(shù)，是失效面的曲率，是Hasofer和Lind的可靠度指標(biāo)[12]。Rackwitz[13]給出了這種方法的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，并給出了一個(gè)計(jì)算的更好的計(jì)算式。

2.2.2 MC方法

在實(shí)際應(yīng)用中，計(jì)算（5）式的失效概率時(shí)，無(wú)法直接用理論解的方法來(lái)求得，因此可以用Monte-Carlo方法[16]，應(yīng)用這種方法的一般程序是，首先結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)由基本變量（材料屬性，幾何參數(shù)等）的分布給出，隨后通過(guò)隨機(jī)抽樣來(lái)得到一定數(shù)量的隨機(jī)數(shù)，接著進(jìn)行確定性分析（比如有限元分析）來(lái)計(jì)算出結(jié)構(gòu)響應(yīng)，并通過(guò)（6）式來(lái)判斷結(jié)構(gòu)是否破壞，并計(jì)算出相應(yīng)的失效概率。比如，共抽樣次，結(jié)構(gòu)失效次，那么，

（13）

從上式可以看出，越大，越收斂于。Hines和Montgomery[17]根據(jù)大數(shù)定律，給出了的方差估計(jì)，并因此而給出抽樣次數(shù)的估計(jì)，

（14）

從上式可以看出，當(dāng)很小時(shí)，抽樣次數(shù)很大，極大地影響了計(jì)算效率，特別是在分析過(guò)程中包含著較多單元計(jì)算的有限元分析，這也是MC方法最大的缺點(diǎn)?；贛C這種缺點(diǎn)，另外的一些方法被開發(fā)出來(lái)來(lái)解決大樣本的問(wèn)題，拉丁超立方法, 直接抽樣方法和重要抽樣方法[18]等。也有一些方法[19]將馬爾可夫過(guò)程與MC方法結(jié)合來(lái)提高計(jì)算效率。

2.2.3 隨機(jī)有限元SFEM

現(xiàn)今有限元法已成為廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能的分析，由于傳統(tǒng)的確定性有限元計(jì)算方法無(wú)法考慮結(jié)構(gòu)與荷載的隨機(jī)性，隨機(jī)有限元法,也稱概率有限元法因此產(chǎn)生。它是隨機(jī)分析理論與有限元方法相結(jié)合的產(chǎn)物，是在傳統(tǒng)的有限元方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的隨機(jī)的數(shù)值分析方法。 1972年， Shinozuka[20]等首先將 Monte-Carlo 法引入結(jié)構(gòu)的隨機(jī)有限元法分析。這是最初的隨機(jī)有限元方法，也稱統(tǒng)計(jì)有限元方法。這種方法并不是真正意義上的隨機(jī)有限元法。

隨機(jī)有限元法一般可分為統(tǒng)計(jì)逼近和非統(tǒng)計(jì)逼近兩種類型。前者運(yùn)用概率和統(tǒng)計(jì)理論對(duì)樣本進(jìn)行分析，如MC方法。后者則通過(guò)分析找出結(jié)構(gòu)體系的隨機(jī)信號(hào)的輸入與輸出之間的關(guān)系，得到輸出信號(hào)的各階隨機(jī)統(tǒng)計(jì)量的數(shù)字特征，如各階原點(diǎn)矩或中心矩等。通過(guò)對(duì)隨機(jī)變量的進(jìn)行不同形式的展開來(lái)近似逼近功能函數(shù)，從而形成了不同的隨機(jī)有限元方法。最初出現(xiàn)的是一次二階矩方法，這種方法將功能函數(shù)用Taylor級(jí)數(shù)展開，在分析過(guò)程中，只考慮基本變量的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，一般也稱這種為 Taylor 展開隨機(jī)有限元（TSFEM）。1987年，Yamazaki 和 Shinozuka[21]創(chuàng)造性地將Neumann級(jí)數(shù)展開式引入隨機(jī)有限元分析。由于Neumann級(jí)數(shù)展開方法中，隨機(jī)剛度矩陣是正定的且隨機(jī)擾動(dòng)量很小，從而保證了解的正則性和收斂性,得到了具有較好計(jì)算精度和效率的Neumann隨機(jī)有限元方法（NSFEM）。另外，應(yīng)用比較廣泛的還有響應(yīng)面方法，這種方法用于處理實(shí)際工程中功能函數(shù)的高度非線性或只能給出隱式的功能函數(shù)等情況。響應(yīng)面方法用多項(xiàng)式序列來(lái)逼近功能函數(shù)，從而獲得理想的可靠度解，具體的理論方法參看Bucher和Bourgund[22]。由于在隨機(jī)有限元方法中，隨機(jī)場(chǎng)的離散形式?jīng)Q定著整個(gè)方法的優(yōu)劣，因此近年來(lái)，研究的重點(diǎn)集中在隨機(jī)場(chǎng)的離散方法上，比如隨機(jī)場(chǎng)的中心離散、隨機(jī)場(chǎng)的局部平均和隨機(jī)場(chǎng)的正交離散等。然而有關(guān)隨機(jī)有限元方法的數(shù)學(xué)理論研究和非線性隨機(jī)問(wèn)題的研究工作還有待進(jìn)一步深入。

2.2.4 其他方法

盡管上述方法已經(jīng)涵蓋了可靠度分析中的多數(shù)常用的方法,近年來(lái)也有一些新的方法出現(xiàn)。在這些方法中，并沒(méi)有改變基本的原理。對(duì)于響應(yīng)面方法，Schueremans和Van Gemert[23]用空間自協(xié)方差最佳插值法來(lái)替代回歸分析來(lái)逼近功能函數(shù)，粟洪[23]利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的可靠度。張建仁[25]將遺傳算法與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合來(lái)分析斜拉橋的可靠度。

3橋梁地震易損性分析

歷次大地震的震害和教訓(xùn)說(shuō)明，橋梁是公路交通系統(tǒng)中最易受到地震損傷的部位，且橋梁的損傷會(huì)造成更為嚴(yán)重的后果。因此，有必要評(píng)估橋梁系統(tǒng)的地震風(fēng)險(xiǎn)[26]。且橋梁地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是可靠度分析中的重要一環(huán)。

橋梁工程地震易損性分析概括來(lái)講，即為橋梁結(jié)構(gòu)達(dá)到某一極限狀態(tài)或性能水平的超越概率。通常，地震易損性分析可以用損傷概率矩陣和易損性曲線來(lái)表示，它把地震動(dòng)輸入強(qiáng)度IM與結(jié)構(gòu)的損傷指標(biāo)DI有機(jī)地聯(lián)系在一起。

地震易損性曲線分析方法[27]的基本步驟為：首先通過(guò)建立橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)能力分析，得到橋梁結(jié)構(gòu)的能力C，再以不同的地震動(dòng)強(qiáng)度作為輸入，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力或擬動(dòng)力分析，得到橋梁結(jié)構(gòu)的需求D。橋梁結(jié)構(gòu)的地震易損性或損傷概率就是，其概率密度函數(shù)可用下式：

（15）

式中，是需求D的分別函數(shù)，是能力C的概率密度函數(shù)。

為了更精確地得到（15）式的解，一般需要考慮三個(gè)方面的問(wèn)題：a）地震動(dòng)輸入強(qiáng)度IM的概率分布函數(shù)。b）橋梁結(jié)構(gòu)的能力C的概率分布函數(shù)。c）地震動(dòng)輸入強(qiáng)度IM與結(jié)構(gòu)的需求之間的關(guān)系。前兩個(gè)因素，近年來(lái)有了一定的發(fā)展[28]。而相對(duì)第三個(gè)因素，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)分析方法，可歸納起來(lái)為以下幾種方法：反應(yīng)譜分析法，非線性靜力分析法，非線性時(shí)程分析法等[29]。反應(yīng)譜分析法最簡(jiǎn)單，也最省時(shí)。非線性靜力分析方法也稱為能力譜分析方法，相對(duì)于非線性時(shí)程分析方法而言，能力譜分析方法既節(jié)省時(shí)間，又能比較準(zhǔn)確地反應(yīng)結(jié)構(gòu)能力和需求。非線性時(shí)程分析方法被認(rèn)為是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性分析最可信的方法。為了比較精確地反映出結(jié)構(gòu)的地震易損性，目前發(fā)展起來(lái)的IDA分析方法即是非線性時(shí)程分析方法的延伸，它從點(diǎn)到線，甚至到面，比較全面的反映了橋梁結(jié)構(gòu)在不同地震輸入強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)損傷超越概率。許多研究者，如Cornell et al.[30]，都采用了這種結(jié)構(gòu)響應(yīng)的分析方法。

另外，一些相關(guān)實(shí)例也進(jìn)一步發(fā)展了和完善了橋梁結(jié)構(gòu)的地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。Khan, R.A.[31]把斜拉橋簡(jiǎn)化為二維模型，運(yùn)用頻域的方法對(duì)橋梁進(jìn)行動(dòng)力分析，采用損傷矩陣的方法對(duì)橋梁進(jìn)行了地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。Mander et al.[32]采用IDA的分析方法首先對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的地震易損性進(jìn)行分析，找到對(duì)于不同PGA情況下，橋梁不同程度損傷的損傷概率，再?gòu)南鄳?yīng)橋址所在區(qū)域和場(chǎng)地條件找到地震發(fā)生的概率，從來(lái)確定橋梁結(jié)構(gòu)的地震風(fēng)險(xiǎn)大小，并比較了日本、美國(guó)以及新西蘭等國(guó)由于規(guī)范的不同對(duì)橋梁地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的影響。Miyamoto[33]應(yīng)用馬爾可夫過(guò)程對(duì)基于概率計(jì)算的橋梁結(jié)構(gòu)在地震作用過(guò)程中的結(jié)構(gòu)性能作出了定量的分析與評(píng)價(jià)，并給出了一個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)。

4結(jié)論

由于橋梁結(jié)構(gòu)在服役期間要承受不同的隨機(jī)荷載，加之結(jié)構(gòu)本身存在的不確定因素，使得橋梁結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行可靠度分析。對(duì)于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，F(xiàn)ORM/SORM方法能夠很好滿足工程需要，而對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，則需要引入響應(yīng)面方法和MC方法。在地震易損性分析中，常用的方法[27]是應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和MC方法結(jié)合來(lái)得到地震易損性曲線。

橋梁結(jié)構(gòu)可靠度可分為構(gòu)件可靠度和橋梁體系可靠度。Tantawi et al.[34]證明，對(duì)于公路橋梁，構(gòu)件水平的可靠度對(duì)整個(gè)橋梁體系可靠度有很好的近似，構(gòu)件之間的聯(lián)系對(duì)整體的可靠度影響并不大。在這種思想的指導(dǎo)下，分析公路橋梁可靠度時(shí)，先分析橋梁模型的關(guān)鍵力學(xué)部件，并對(duì)其進(jìn)行可靠度分析，不失為一種簡(jiǎn)單有效的方法。

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關(guān)鍵詞：重力式支擋結(jié)構(gòu)；評(píng)估體系；影響因素；評(píng)估技術(shù)；既有線路 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U213 文章編號(hào)：1009-2374（2016）13-0047-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.13.022

1 概述

重力式支擋結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于鐵路及公路支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。既有鐵路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，在線路提速或軸重加大后，作用在路基面上的動(dòng)應(yīng)力將大幅增加。既有線路經(jīng)過(guò)一定運(yùn)營(yíng)期后，重力式支擋結(jié)構(gòu)工作環(huán)境也隨之發(fā)生變化。既有重力式支擋結(jié)構(gòu)如何保證運(yùn)營(yíng)的安全，是工程技術(shù)人員最為關(guān)心的問(wèn)題。目前，我國(guó)在重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估方面的研究較少，特別需要加強(qiáng)此領(lǐng)域的研究工作。重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估是在一定的評(píng)估體系下，對(duì)其安全影響因素進(jìn)行全面分析，確定評(píng)估單元，再應(yīng)用各種安全評(píng)估方法對(duì)其安全狀況進(jìn)行評(píng)判，并據(jù)此提出維護(hù)和加強(qiáng)的措施。

2 重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估體系

2.1 重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估體系的目標(biāo)

建立重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估體系是重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估時(shí)的理論依據(jù)。其目標(biāo)是對(duì)鐵路、公路等交通工程系統(tǒng)安全性、可靠性、可用性、可維護(hù)性的各種指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，以達(dá)到最低事故率、最少損失、最少維護(hù)率及最優(yōu)投資效益。

2.2 重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估體系的構(gòu)成

重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估體系主要由安全預(yù)評(píng)估、設(shè)計(jì)審核安全評(píng)估、施工安全評(píng)估、驗(yàn)收安全評(píng)估、安全現(xiàn)狀定期安全評(píng)估（直至超出正常使用年限）五項(xiàng)內(nèi)容構(gòu)成。安全預(yù)評(píng)估主要在系統(tǒng)可行性研究時(shí)進(jìn)行，可指導(dǎo)后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工。設(shè)計(jì)審核安全評(píng)估及施工安全評(píng)估是結(jié)構(gòu)是否能夠達(dá)到正常使用年限的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性及合理性，在施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格要求施工質(zhì)量及施工安全。驗(yàn)收安全評(píng)估是通過(guò)試運(yùn)行階段分析結(jié)構(gòu)使用時(shí)潛在的風(fēng)險(xiǎn)，并確定其危險(xiǎn)程度及可能出現(xiàn)的后果，提出預(yù)防措施。安全現(xiàn)狀定期安全評(píng)估，即采用各種安全評(píng)估技術(shù)相結(jié)合，綜合評(píng)估重力式支擋結(jié)構(gòu)的安全狀況，是其生命周期內(nèi)所有評(píng)估工作的重點(diǎn)。

2.3 重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估單元

根據(jù)分析重力式支擋結(jié)構(gòu)安全影響因素及其破壞時(shí)可能出現(xiàn)的癥狀，可從如下四方面著手確定其評(píng)估單元：（1）從受力角度，包括動(dòng)應(yīng)力的變化對(duì)穩(wěn)定性的影響、不同計(jì)算方法對(duì)穩(wěn)定性的影響、不同荷載方式對(duì)穩(wěn)定性的影響；（2）從變形角度，包括墻身是否有裂縫、墻后土體是否開裂、墻后土體是否有不均勻下沉；（3）從墻型結(jié)構(gòu)及材料角度，包括材料是否風(fēng)化，砂漿、混凝土是否老化，墻型尺寸是否滿足設(shè)計(jì)要求；（4）從水文地質(zhì)角度，包括泄水孔是否堵塞、墻體地基是否發(fā)生變化。

2.4 重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估步驟

重力式支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評(píng)估時(shí)，可遵循如下七個(gè)步驟：準(zhǔn)備工作、安全影響因素分析、確定評(píng)估單元、安全評(píng)估實(shí)施、安全對(duì)策制定、評(píng)估結(jié)論及建議、編寫安全評(píng)估報(bào)告。

3 重力式支擋結(jié)構(gòu)的安全影響因素

在設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中，特別是土壓力的計(jì)算理論、計(jì)算參數(shù)的取值、材料、施工、動(dòng)應(yīng)力、地震力等方面，對(duì)重力式支擋結(jié)構(gòu)安全性均有較大影響。同時(shí)既有支擋結(jié)構(gòu)的安全性還受其工作環(huán)境變化的影響，如水文及工程地質(zhì)條件的變化等，在進(jìn)行安全評(píng)估時(shí)要進(jìn)行全面

分析。

3.1 不同土壓力計(jì)算理論的影響

目前設(shè)計(jì)中大多采用庫(kù)倫公式計(jì)算土壓力，有時(shí)也采用彈性理論。庫(kù)倫理論及彈性理論的計(jì)算假設(shè)條件不同，計(jì)算所得墻后土壓力大小、分布規(guī)律及作用點(diǎn)位置均有較大差別。由庫(kù)倫理論計(jì)算所得的墻后土壓力分布形式為一折線，而由彈性理論計(jì)算所得的墻后土壓力分布形式為一凸曲線，中上部偏大，底部偏小。在評(píng)估時(shí)應(yīng)對(duì)由于不同的計(jì)算方法對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響進(jìn)行分析。

3.2 提速或軸重增加引起動(dòng)應(yīng)力增大的影響

傳統(tǒng)普通鐵路路基設(shè)計(jì)均采用換算土柱法，將靜荷載和動(dòng)荷載一并簡(jiǎn)化為靜荷載。但隨著既有線提速或軸重增加后，列車動(dòng)荷載作用明顯加強(qiáng)，導(dǎo)致基床范圍內(nèi)重力式支擋結(jié)構(gòu)土壓力與傳統(tǒng)庫(kù)侖理論計(jì)算所得結(jié)果相比有明顯差異，特別是當(dāng)支擋結(jié)構(gòu)較矮（2～4m）時(shí)。因此需要對(duì)由于動(dòng)應(yīng)力發(fā)生變化對(duì)支擋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行評(píng)估。

3.3 使用環(huán)境變化的影響

重力式支擋結(jié)構(gòu)經(jīng)歷一定的運(yùn)營(yíng)期后，排水設(shè)施失效或者排水不利時(shí)，可能引起土體重度明顯增加，黏聚力c、內(nèi)摩擦角φ、墻背摩擦角δ均不同程度減小。雨水的入滲還可能發(fā)生基底軟化現(xiàn)象，導(dǎo)致基底承載能力急劇下降。在經(jīng)歷一定時(shí)間的運(yùn)營(yíng)期后，墻體材料耐久性也會(huì)發(fā)生明顯變化，特別是墻背。這些因素對(duì)重力式支擋結(jié)構(gòu)的安全影響至關(guān)重要，需特別加以重視。

3.4 不同墻型的影響

重力式支擋結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)使用墻型一般為墻胸墻背坡度相同。但現(xiàn)在使用較多的改進(jìn)后墻型是將上墻背坡度放陡，增設(shè)傾斜基底。使用傳統(tǒng)墻型的重力式支擋結(jié)構(gòu)隨著既有線提速，可能造成路基受力不均。不同墻型的計(jì)算截面面積也有所不同。同時(shí)，改進(jìn)后的墻型由于增設(shè)傾斜基底，故抗滑能力有較大提高。但是采用增強(qiáng)措施的墻型雖然安全系數(shù)得以提高，其安全可靠度不一定相應(yīng)提高。

4 重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估方法

重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估方法有很多種，包括非確定性分析方法、定性分析方法、定量分析方法、模型試驗(yàn)分析方法、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)分析方法。各種分析方法特點(diǎn)及使用范圍不盡相同。

4.1 非確定性分析方法

4.1.1 可靠度分析方法?？煽慷确治龇椒ㄍㄟ^(guò)考慮重力式支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中隨機(jī)變量（重度γ、綜合內(nèi)摩擦角φ0、墻背摩擦角δ、基底承載力σ）的變異性，計(jì)算結(jié)構(gòu)功能函數(shù)的不同功能函數(shù)值，進(jìn)而確定結(jié)構(gòu)的失效概率及可靠指標(biāo)，給出相應(yīng)安全評(píng)估結(jié)論。

根據(jù)最終R值的大小，參考相應(yīng)的換算標(biāo)準(zhǔn)，即可得出重力式支擋結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估等級(jí)。

4.1.3 專家評(píng)估方法。專家評(píng)估方法采用匿名函詢的方式，通過(guò)一系列簡(jiǎn)明的調(diào)查征詢表邀請(qǐng)專家對(duì)待評(píng)估結(jié)構(gòu)進(jìn)行打分，并通過(guò)有控制的反饋，取得盡可能一致的意見，對(duì)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀做出相應(yīng)評(píng)估，對(duì)未來(lái)做出相應(yīng)的預(yù)測(cè)。

4.2 定性分析方法

工程類比方法是定性分析技術(shù)的典型應(yīng)用。盡量找一與待評(píng)估的重力式支擋結(jié)構(gòu)使用環(huán)境類似，并已安全使用超過(guò)其使用年限的同類型重力式支擋結(jié)構(gòu)。再分析兩者可能的破壞機(jī)制的相似性及差異性，并結(jié)合兩者的安全等級(jí)，綜合確定其安全狀態(tài)。

4.3 定量分析方法

定量分析方法主要包括極限平衡法及有限元法。廣泛應(yīng)用于巖土工程界的GEO-SLOPE（邊坡穩(wěn)定分析軟件）便是基于極限平衡原理，將重力式支擋結(jié)構(gòu)及后方巖（土）體均視為剛體，不考慮本身的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，將結(jié)構(gòu)后方潛在滑動(dòng)面內(nèi)的巖（土）體劃分為多個(gè)小塊體，通過(guò)各塊體的平衡條件建立整個(gè)體系的平衡方程，導(dǎo)出重力式支擋結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。

有限元法先將重力式支擋結(jié)構(gòu)用有限個(gè)容易分析的單元代替，單元之間通過(guò)有限個(gè)節(jié)點(diǎn)相互連接，然后根據(jù)變形協(xié)調(diào)來(lái)綜合求解其位移、應(yīng)力、應(yīng)變、內(nèi)力等，綜合分析其所處安全狀態(tài)。有限元法可以用來(lái)求解彈性、彈塑性、粘彈塑性、粘塑性等問(wèn)題，常用的計(jì)算分析軟件有ANSYS、FLAC、ABAQUS、SAP等。

4.4 模型試驗(yàn)方法

由于重力式支擋結(jié)構(gòu)尺寸較大，故實(shí)尺模型試驗(yàn)既耗時(shí)又不經(jīng)濟(jì)，一般對(duì)其進(jìn)行離心模型試驗(yàn)。把按1/n比例縮放后的模型放在以ng離心加速度運(yùn)轉(zhuǎn)的離心機(jī)中進(jìn)行試驗(yàn)，模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際受力，通過(guò)測(cè)試其應(yīng)力及變形破壞情況，對(duì)其做出安全評(píng)估結(jié)論。

4.5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法主要包括裂縫觀測(cè)、排水設(shè)施檢查、荷載試驗(yàn)、位移時(shí)間曲線監(jiān)測(cè)、地基土軟化情況檢測(cè)等，其中現(xiàn)場(chǎng)裂縫觀測(cè)、排水設(shè)施檢查比較直觀，容易實(shí)現(xiàn)，且效果比較精準(zhǔn)。在雨季時(shí)對(duì)重力式支擋結(jié)構(gòu)做位移時(shí)間監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，可以有效減少突然破壞情況的

發(fā)生。

5 可靠度分析方法在重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估中的應(yīng)用

利用可靠度分析方法，結(jié)合蒙特卡洛原理對(duì)某單線Ⅰ級(jí)鐵路既有重力式支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評(píng)估。

5.1 計(jì)算條件

以單線Ⅰ級(jí)次重型鐵路為例。支擋結(jié)構(gòu)型式取重力式路肩墻，墻胸墻背均取1∶0.25的仰斜。列車荷載分布寬度：l0=3.5m；換算土柱高度：h0=3.2m。換算土柱距路基邊緣距離：k0=1.95m。填土按砂性土考慮，取內(nèi)摩擦角φ=35°，基底摩擦系數(shù)f=0.3；土體重度γ=19kN/m3；土與墻背的摩擦角δ=φ/2，即17.5°；基底容許承載力取σ=300kPa。

5.2 可靠指標(biāo)計(jì)算結(jié)果分析

由重力式支擋結(jié)構(gòu)可靠度指標(biāo)計(jì)算結(jié)果（表1）分析可得：

第一，在該計(jì)算條件下，該結(jié)構(gòu)抗滑可靠指標(biāo)在2.26～2.86之間變化，其相應(yīng)失效概率為9.1‰～2.5‰。該結(jié)構(gòu)抗傾覆可靠指標(biāo)在2.85～3.29之間變化，其相應(yīng)失效概率為2.5‰～2.0‰。各項(xiàng)指標(biāo)均符合相關(guān)要求，故可將該結(jié)構(gòu)安全狀況評(píng)估為良好。

第二，在傳統(tǒng)的安全系數(shù)法計(jì)算過(guò)程中，盡管重力式支擋結(jié)構(gòu)的墻高在4～10m之間變化時(shí)，其抗滑穩(wěn)定系數(shù)均在1.30～1.35之間變化，其抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)均在1.66～1.80之間變化。但其抗滑動(dòng)和抗傾覆可靠指標(biāo)均隨著墻高的增加而變大，其基底承載力可靠指標(biāo)則隨著墻高的增加而減小。

第三，通過(guò)引進(jìn)可靠度原理對(duì)重力式支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及安全評(píng)估，相比傳統(tǒng)的安全系數(shù)法，能更直觀并準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備情況。

6 結(jié)語(yǔ)

本文初步建立了重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估的體系，對(duì)影響重力式支擋結(jié)構(gòu)安全的主要影響因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，研究探討了多種重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估方法。重點(diǎn)介紹了由多安全影響因素控制的可靠度分析方法及模糊綜合評(píng)估方法在重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估中的應(yīng)用，其避免了由單個(gè)控制因素而得結(jié)論的片面性及誤

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篇7

關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)鑒定；特點(diǎn)

長(zhǎng)期以來(lái)，已有建筑物的可靠性鑒定，一直是依賴有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)檢查和必要的核算，然后憑其個(gè)人所擁有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，作出評(píng)價(jià)和處理，這也就是最初的“傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法”。由于這種方法所采用的調(diào)查手段及其判斷準(zhǔn)則，主要由鑒定者自己確定，故在較復(fù)雜問(wèn)題的鑒定中，其結(jié)果因人而異。為了在結(jié)構(gòu)可靠性鑒定中引入現(xiàn)論的概念和實(shí)用科學(xué)方法，有不少學(xué)者早在年代中期就開始了探索，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性研究未取得突破之前，這些努力還僅停留在分散的論文的水平上。如眾所周知，結(jié)構(gòu)鑒定與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著密切的內(nèi)在聯(lián)系。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)的可靠性分析，在結(jié)構(gòu)可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間選擇一種合理的平衡，使所建造的結(jié)構(gòu)能滿足各種預(yù)定功能的要求結(jié)構(gòu)鑒定是在建筑物建成投入使用后，對(duì)結(jié)構(gòu)上的作用、結(jié)構(gòu)抗力及其相互關(guān)系作出檢查、鑒定和綜合分析，評(píng)估其實(shí)際的結(jié)構(gòu)可靠性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步在結(jié)構(gòu)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間選擇一種合理的平衡，使結(jié)構(gòu)持續(xù)正常地滿足各種預(yù)定功能的要求。由上可見，二者在理論上具有共同立足點(diǎn)。在我國(guó)，隨著采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法為核心制定的《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》，于年實(shí)施以來(lái)，已有建筑物的可靠性鑒定方法，在理論研究和應(yīng)用上，也取得了明顯的進(jìn)展。其中較為突出的表現(xiàn)在以下兩方面：

一是編制了《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)以可靠指標(biāo)刀作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力鑒定評(píng)級(jí)的分級(jí)標(biāo)志，起到與統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)相接軌的作用。這對(duì)已有建筑物可靠性鑒定的發(fā)展來(lái)說(shuō)，顯然是個(gè)良好的開端。

二是將專家知識(shí)與計(jì)算機(jī)現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，發(fā)展了幾種已有建筑物可靠性鑒定的專家系統(tǒng)。這些系統(tǒng)，有的引用國(guó)外現(xiàn)成框架，有的自行研究推理方法，但都自成體系，且各有獨(dú)到之處，只是在專家個(gè)人真知灼見知識(shí)的采集與利用問(wèn)題上，還存在著難以克服的障礙，因此，不論哪種系統(tǒng)均難以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入實(shí)用階段。

此外，我國(guó)有些單位還在模糊綜合評(píng)定法等方面做了一些有意義的探討工作，弄清了今后發(fā)展方向。

但總的來(lái)說(shuō)，這些進(jìn)展都還局限于結(jié)構(gòu)構(gòu)件層次上，若就結(jié)構(gòu)體系而言，還有很漫長(zhǎng)的一段路要走因?yàn)楝F(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)僅適用于構(gòu)件某一驗(yàn)算點(diǎn)處發(fā)生失效的可靠度計(jì)算，也就是僅用一個(gè)極限狀態(tài)方程描述的可靠性問(wèn)題對(duì)于由諸元件組成的結(jié)構(gòu)體系，不僅其失效與元件內(nèi)在聯(lián)系的方式如串聯(lián)、并聯(lián)或串一并聯(lián)系有關(guān)，而且其可靠度要由諸元件以及體系的各種失效模式所確定的極限狀態(tài)方程才能求得。但這是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，現(xiàn)在還沒(méi)有一本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范在這方面作出規(guī)定。

為了彌補(bǔ)這一空缺，《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》在承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性評(píng)定中，引用了故障樹的邏輯原理，將承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)視為一株完全串聯(lián)的“傳力樹”，以考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間、構(gòu)件與體系之間的邏輯關(guān)系和結(jié)構(gòu)整體失效的模式。它具有簡(jiǎn)單、明確的優(yōu)點(diǎn)，在單層房屋的評(píng)定上已基本達(dá)到實(shí)用的水平，但在下列兩個(gè)問(wèn)題上，還需進(jìn)一步研究。

一是對(duì)多層和高層房屋的傳力樹劃分，還有很多問(wèn)題沒(méi)有解決；

二是不同的人所劃分的傳力樹不完全相同如不事先另加約定，事后易引起爭(zhēng)執(zhí)。

在這種情況下，有些學(xué)者進(jìn)一步建議，利用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)體系可靠度研究成果，直接估算其可靠度。但這在當(dāng)前也不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)樵谶@些方法進(jìn)入實(shí)用階段前，需解決有關(guān)破壞準(zhǔn)則的制定，尋找主要失效模式方法的統(tǒng)一以及各種相關(guān)性影響的如何考慮等問(wèn)題，并做好推廣應(yīng)用的配合工作，例如開發(fā)一系列計(jì)算機(jī)程序等，所有這些都不是短期內(nèi)所能實(shí)現(xiàn)的。

在《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》編制過(guò)程中，編制組提出以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)鑒定法。

其要點(diǎn)是：

（1）將結(jié)構(gòu)可靠性鑒定劃分為安全鑒定與正常使用性鑒定兩部分，分別從承載能力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)的定義出發(fā)，并根據(jù)各種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和使用要求給出具體的標(biāo)志及限值，以作為結(jié)構(gòu)可靠性鑒定的依據(jù)。

（2）以結(jié)構(gòu)可靠性概念和給定的可靠指標(biāo)為依據(jù)，采用言詞與數(shù)值界限相結(jié)合的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并按實(shí)用模式的程序進(jìn)行每一層次的評(píng)級(jí)、鑒定。

（3）以目標(biāo)可靠指標(biāo)和《統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的兩種質(zhì)量界限，作為劃分構(gòu)件等級(jí)的依據(jù)，并以失效概率運(yùn)算值下降一個(gè)數(shù)量級(jí)作為確定危險(xiǎn)構(gòu)件的界限。

（4）以結(jié)構(gòu)體系中最可能失效的一種主要構(gòu)件的總體安全水平，作為評(píng)定結(jié)構(gòu)體系安全性等級(jí)的基礎(chǔ)，而以可靠性理論分析與專家判斷相一致的若干重要概念，作為制定評(píng)級(jí)調(diào)整原則的依據(jù)。

（5）以每一檢查項(xiàng)目評(píng)定結(jié)果作為技術(shù)處理的依據(jù)而以體系的評(píng)定結(jié)果作為管理的依據(jù)，例如申報(bào)危房、安排維修計(jì)劃、分配經(jīng)費(fèi)排隊(duì)、制定舊城改造規(guī)劃等等。

這種方法具有下列科學(xué)而實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于對(duì)兩類分屬不同極限狀態(tài)的問(wèn)題，采取了分別處理的鑒定方法，因此有助于理順很多關(guān)系，并且使很多問(wèn)題變得簡(jiǎn)單而容易處理。

（2）由于采用了按《統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)和兩種質(zhì)量界限，劃分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性等級(jí)，因而不僅達(dá)到了可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與《統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》接軌和協(xié)調(diào)的要求，而且避免了完全采用專家拍板、投票表決等方式分級(jí)所帶來(lái)的概念模糊和可靠度尺度不一致的缺陷。

（3）由于在結(jié)構(gòu)體系的安全性評(píng)定中，采用了以調(diào)整方式考慮目前尚不完整的可靠性理論分析的成果，而不局限于哪一種理論，因此，為今后的進(jìn)一步發(fā)展和完善留下了很大的余地，特別是只吸收經(jīng)過(guò)專家驗(yàn)證的若干正確概念，從而也保證了鑒定結(jié)果的可靠性。

這里需要指出的是，以上所述的可靠性鑒定，其內(nèi)容不包括抗震鑒定要求。盡管在學(xué)科上說(shuō)，它同樣屬于結(jié)構(gòu)可靠性研究的范疇。之所以作這樣截然分開的安排，不僅由于它所處理的是結(jié)構(gòu)動(dòng)力可靠度問(wèn)題，從計(jì)算到構(gòu)造有著一套完整的規(guī)定，而且還由于我國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家為了確保建筑結(jié)構(gòu)的抗展問(wèn)題得到高度的重視和充分的考慮，值得強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)已有建筑物規(guī)定的抗震鑒定目標(biāo)，比抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)新建工程規(guī)定的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低，因此，不能將已有建筑物抗震鑒定的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，作為新建工程杭震設(shè)計(jì)的依據(jù)，或作為新建工程未執(zhí)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的借口。

對(duì)工業(yè)構(gòu)筑物抗震鑒定的總要求，是在地震作用下，其安全程度應(yīng)略高于一般房屋建筑。這是考慮到國(guó)家經(jīng)濟(jì)力量及海城、唐山地震的震害經(jīng)驗(yàn)和當(dāng)前地震工程的技術(shù)水平，著眼于提高廠礦的綜合抗震能力，以保障構(gòu)筑物在地震下的安全，減少財(cái)產(chǎn)損失，并盡可能保持生產(chǎn)能力。但應(yīng)指出的是，這個(gè)設(shè)防要求，仍低于新建筑物“大震不倒”的水準(zhǔn)。

此外，受火災(zāi)損壞的建筑物，其安全程度如何評(píng)價(jià)，能否繼續(xù)使用等問(wèn)題，也是已有建筑物可靠性鑒定的一個(gè)重要方面。長(zhǎng)期以來(lái)多憑經(jīng)驗(yàn)作出判斷，故存在多種弊端因此，如何科學(xué)地鑒定火災(zāi)后結(jié)構(gòu)的受損程度，確定其殘余承載力和合理地加以修復(fù)加固，已成為不少科技工作者共同關(guān)心的課題。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘧芳.淺談各種建筑結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)[J].黑龍江科技信息.2007（15）

篇8

【關(guān)鍵詞】 共享數(shù)據(jù)時(shí)代； 數(shù)據(jù)挖掘； 應(yīng)用統(tǒng)計(jì)

【中圖分類號(hào)】 C81 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1004-5937（2016）22-0024-02

第八屆國(guó)際數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用統(tǒng)計(jì)研究會(huì)年會(huì)于2016年7月23―26日在油城大慶隆重召開。本屆會(huì)議由國(guó)際數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用統(tǒng)計(jì)研究會(huì)主辦，東北石油大學(xué)、廈門大學(xué)數(shù)據(jù)挖掘研究中心、臺(tái)北醫(yī)學(xué)大學(xué)大數(shù)據(jù)研究中心、重慶允升科技大數(shù)據(jù)研究中心和重慶譽(yù)鋒宸數(shù)據(jù)信息技術(shù)有限公司聯(lián)合承辦。會(huì)議主題為“卓越數(shù)據(jù)共享統(tǒng)計(jì)的理論及應(yīng)用研究”。來(lái)自國(guó)內(nèi)外近百所高校、政府和企事業(yè)單位的200多位專家學(xué)者參會(huì)。

會(huì)議開幕式由東北石油大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院院長(zhǎng)王玉學(xué)教授主持。東北石油大學(xué)副校長(zhǎng)呂延防教授介紹了大慶市貌、學(xué)校環(huán)境和鐵人精神等，對(duì)本次會(huì)議的作用和意義進(jìn)行了高度評(píng)價(jià)。教育部統(tǒng)計(jì)學(xué)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主任、廈門大學(xué)曾五一教授從統(tǒng)計(jì)學(xué)科如何適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展角度，對(duì)會(huì)議的召開提出了進(jìn)一步的期望。臺(tái)北醫(yī)學(xué)大學(xué)謝邦昌教授結(jié)合大慶石油，暢談了大數(shù)據(jù)的應(yīng)用前景。廈門大學(xué)朱建平教授從學(xué)會(huì)的起源到現(xiàn)狀，對(duì)學(xué)會(huì)未來(lái)的發(fā)展前景作了展望。

本屆大會(huì)除特邀報(bào)告外，入選論文52篇。按照論文所涉及的理論領(lǐng)域和方法應(yīng)用，將入選論文分為數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)應(yīng)用、統(tǒng)計(jì)理論、統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用及實(shí)證分析等專題進(jìn)行了分組交流討論。主要學(xué)術(shù)觀點(diǎn)綜述如下：

一、數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)研究現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)研究

謝邦昌教授在《大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)況與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)》中首先闡述了何謂BIG DATA。當(dāng)你連上臉書按贊打卡、上傳照片到網(wǎng)絡(luò)相簿與朋友分享、上班收發(fā)e-mail、用悠游卡買杯咖啡、通過(guò)ATM領(lǐng)錢、走進(jìn)大賣場(chǎng)刷卡購(gòu)物甚至是進(jìn)家門開燈，都正在源源不斷地創(chuàng)造“海量數(shù)據(jù)”。這正是云端時(shí)代的新金脈。其次是BIG DATA的理論及其應(yīng)用。最重要的是如何對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其基本方面如下：（1）數(shù)據(jù)可視化分析。決策者需要的不是數(shù)據(jù)本身及分析后的數(shù)值，而是龐大數(shù)據(jù)經(jīng)分析之后的結(jié)果、趨勢(shì)或現(xiàn)象，利用可視化效果易于被接受。（2）Data Mining算法。這是大數(shù)據(jù)分析的理論核心，而深入挖掘和快速處理是兩大重要課題。（3）預(yù)測(cè)性分析。如何找出特性、科學(xué)建模、預(yù)測(cè)未來(lái)。（4）語(yǔ)義引擎。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的多元化給數(shù)據(jù)分析帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，要提高語(yǔ)義引擎設(shè)計(jì)的智能化水平。（5）數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)管理。高質(zhì)量的數(shù)據(jù)和有效的數(shù)據(jù)管理可保證分析結(jié)果的真實(shí)和有價(jià)值。最后，真正制約或者成為大數(shù)據(jù)發(fā)展和應(yīng)用的三個(gè)瓶頸：數(shù)據(jù)收集的合法性、產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)企業(yè)的均衡、大數(shù)據(jù)有效解讀。

國(guó)家統(tǒng)計(jì)局潘[博士在《我看當(dāng)前對(duì)大數(shù)據(jù)的一些非議――兼議大數(shù)據(jù)應(yīng)用面臨的問(wèn)題》中指出近幾年中國(guó)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用取得了一定的進(jìn)展，但面臨的諸多障礙依然存在，且不斷出現(xiàn)一些對(duì)大數(shù)據(jù)的非議之聲。這些非議有的有一定道理，有的則失之偏頗。潘[博士針對(duì)這些非議指出大數(shù)據(jù)是科學(xué)技術(shù)及社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到特定階段的必然。盡管其發(fā)展進(jìn)程中確實(shí)出現(xiàn)了失密、造假等嚴(yán)重問(wèn)題，但這正說(shuō)明必須正視大數(shù)據(jù)的撲面而來(lái)，并盡快制定各種應(yīng)對(duì)措施，抓住機(jī)遇，保存價(jià)值，著力解決出現(xiàn)的各種問(wèn)題。最后，提出完善法律法規(guī)、明確牽頭單位、統(tǒng)籌各部門和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等措施。

重慶工商大學(xué)李勇在《網(wǎng)絡(luò)輿情數(shù)據(jù)挖掘方法及其在意識(shí)形態(tài)傳播新特點(diǎn)中的應(yīng)用研究》中系統(tǒng)研究了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)輿情數(shù)據(jù)挖掘的主要方法，并將這些方法應(yīng)用于網(wǎng)上意識(shí)形態(tài)傳播新特點(diǎn)的研究中。對(duì)互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)前后意識(shí)形態(tài)傳播呈現(xiàn)的不同特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，提煉出意識(shí)形態(tài)傳播在當(dāng)前DT時(shí)代的本質(zhì)特征，結(jié)合主流意識(shí)形態(tài)提出相應(yīng)的有效傳播方式和防范措施。

東北石油大學(xué)辛華博士在《基于密度分布的聚類算法研究》中通過(guò)密度聚類方法DBSCAN二次聚類提高了聚類精度。湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院陳戰(zhàn)波、陶前功、黃小舟和王磊的《基于阿里云音樂(lè)平臺(tái)大數(shù)據(jù)的歌手流行趨勢(shì)預(yù)測(cè)及推薦研究》，山西財(cái)經(jīng)大學(xué)舒居安、趙麗琴、劉逸萌的《基于網(wǎng)絡(luò)輿情的居民購(gòu)買力傾向指數(shù)構(gòu)造研究》和重慶工商大學(xué)李禹鋒的《基于網(wǎng)絡(luò)團(tuán)購(gòu)的重慶火鍋消費(fèi)行為分析》等進(jìn)行了大數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究。光環(huán)國(guó)際楊恩博的《大數(shù)據(jù)人才發(fā)展與培養(yǎng)》、廣州泰迪智能科技趙云龍的《大數(shù)據(jù)形勢(shì)下數(shù)據(jù)科學(xué)人才培養(yǎng)初探》和劉彬的《大數(shù)據(jù)雙創(chuàng)實(shí)踐探索與服務(wù)體系》，從業(yè)界不同角度探索了大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)。

二、統(tǒng)計(jì)基本理論及應(yīng)用研究

臺(tái)灣淡江大學(xué)蔡宗儒教授在《Accelerated Degradation Tests》中，回顧了可靠度分析近期的發(fā)展，指出隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品可靠度大幅提升，進(jìn)而提升了對(duì)產(chǎn)品可靠度分析的難度。而傳統(tǒng)設(shè)限方法和近代加速壽命測(cè)試法具有一定局限性，通過(guò)研究加速退化測(cè)試方法，指出如何針對(duì)加速退化數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷、評(píng)價(jià)其可靠度，如何在成本的考察下對(duì)加速退化測(cè)試實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以利后續(xù)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)參考。

北京大學(xué)房祥忠教授在《EM算法及其在置信推斷中的作用》中指出醫(yī)學(xué)或產(chǎn)品試驗(yàn)費(fèi)用昂貴等小樣本情況，其精確置信推斷尤為重要；Buehler置信限在多維參數(shù)或刪失數(shù)據(jù)時(shí)，難以計(jì)算，并將EM算法用于求精確置信限，給出了可靠性領(lǐng)域中的實(shí)證。

重慶工商大學(xué)李勇在《灰色統(tǒng)計(jì)基本理論及其應(yīng)用》中系統(tǒng)研究了灰數(shù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)基本理論和方法。他從隨機(jī)樣本產(chǎn)生灰色估計(jì)量和直接從灰色數(shù)據(jù)開始，構(gòu)建了一套從數(shù)理統(tǒng)計(jì)逐步過(guò)渡到主要以灰色系統(tǒng)為研究對(duì)象的灰色統(tǒng)計(jì)方法，如灰數(shù)的區(qū)間估計(jì)、灰數(shù)的假設(shè)檢驗(yàn)、灰數(shù)的相關(guān)分析和回歸分析等，并進(jìn)行了實(shí)例分析。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)張孟琦、田波平在《空間模型參數(shù)擬極大似然估計(jì)量的漸近性和實(shí)證》中提出了雙權(quán)重矩陣空間回歸模型參數(shù)的極大似然估計(jì)量，包括對(duì)數(shù)似然函數(shù)、集中似然函數(shù)和參數(shù)估計(jì)；證明了相合性和漸進(jìn)分布性質(zhì)，并實(shí)例進(jìn)行了空間自相關(guān)檢驗(yàn)和空間計(jì)量模型分析。

天津財(cái)經(jīng)大學(xué)楊貴軍、于洋、孟杰的《基于AIC的粗糙集擇優(yōu)方法》和楊貴軍、孫玲莉、董世杰的《三種線性回歸多重插補(bǔ)法的模擬研究對(duì)比分析》分別從粗糙集擇優(yōu)和回歸插補(bǔ)進(jìn)行了研究。云南財(cái)經(jīng)大學(xué)張敏博士在《基于高層次結(jié)構(gòu)的多水平發(fā)展模型的統(tǒng)計(jì)建模及應(yīng)用》中研究了擬合高層次嵌套數(shù)據(jù)的多水平發(fā)展建模問(wèn)題。集美大學(xué)紀(jì)的《模糊數(shù)據(jù)Jonckheere-Terpstra檢驗(yàn)法及應(yīng)用》探討了模糊數(shù)據(jù)檢驗(yàn)。廣東財(cái)經(jīng)大學(xué)的劉照德、林海明在《因子分析五個(gè)爭(zhēng)議的解答》中定量分析了因子分析的爭(zhēng)議問(wèn)題。湖南大學(xué)周四軍、王佳星、羅丹在《基于門限面板模型的我國(guó)能源利用效率研究》中，基于柯布―道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)理論構(gòu)建了我國(guó)能源利用效率門限面板模型，并進(jìn)行了實(shí)證分析。

三、統(tǒng)計(jì)方法及實(shí)證研究

天津財(cái)經(jīng)大學(xué)楊貴軍、孟杰、鄒文慧在《基于模型平均的中國(guó)總和生育率估計(jì)》中指出目前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)中國(guó)總和生育率的估計(jì)尚未形成一致性的結(jié)論，缺少高質(zhì)量的數(shù)據(jù)源以及不完善的估計(jì)方法是影響總和生育率估計(jì)的主要問(wèn)題；提出使用社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等“人口系統(tǒng)”外部數(shù)據(jù)，引入當(dāng)前統(tǒng)計(jì)學(xué)和計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)前沿的模型平均方法對(duì)中國(guó)總和生育率進(jìn)行估計(jì)。

華僑大學(xué)項(xiàng)后軍和浙江財(cái)經(jīng)大學(xué)何康在《自貿(mào)區(qū)的影響與資本流動(dòng)――以上海為例的“自然實(shí)驗(yàn)”估計(jì)》中，從自然實(shí)驗(yàn)角度考察了樣本期內(nèi)上海自貿(mào)區(qū)的設(shè)立對(duì)上海地區(qū)資本流動(dòng)的影響。得出：基于雙重差分模型估計(jì)的自貿(mào)區(qū)對(duì)上海資本流動(dòng)的影響顯著；基于改進(jìn)后合成控制法得到的“合成上海”對(duì)上海設(shè)立自貿(mào)區(qū)之前的模擬程度更高；基于安慰劑檢驗(yàn)，證實(shí)了自貿(mào)區(qū)政策的有效性。

湖南大學(xué)晏艷陽(yáng)、鄧嘉宜、文丹艷在《鄰里效應(yīng)與居民政治信任――基于中國(guó)家庭追蹤調(diào)查（CFPS）的證據(jù)》中，指出近年來(lái)居民對(duì)政府的信任危機(jī)頻發(fā)，矛盾不斷出現(xiàn)，嚴(yán)重制約著政府的行政效率；基于中國(guó)家庭追蹤調(diào)查（CFPS）截面數(shù)據(jù)，建立回歸模型進(jìn)行實(shí)證分析，證實(shí)了其他信息獲取渠道與社會(huì)互動(dòng)之間具有相互替代的關(guān)系，有效解決了關(guān)聯(lián)效應(yīng)和反射性問(wèn)題對(duì)鄰里效應(yīng)估計(jì)帶來(lái)的影響。

中國(guó)南方電網(wǎng)科學(xué)研究院冷媛、傅薔、陳政和廈門大學(xué)范新妍在《基于MCP，Group MPC的先行、一致、滯后指標(biāo)篩選》中，提出了基于MCP懲罰法的單一指標(biāo)先行、一致、滯后性的判定方法和基于Group MCP的多指標(biāo)系統(tǒng)下各個(gè)指標(biāo)的先行、一致、滯后性的判定方法。冷媛、傅薔和廈門大學(xué)孫俊歌、梁振杰在《經(jīng)濟(jì)景氣指數(shù)研究比較及思考》中梳理了國(guó)內(nèi)外景氣指數(shù)的研究狀況。遼寧大學(xué)馬樹才、宋琪在《中國(guó)人口年齡結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)資本投入及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)影響研究》中通過(guò)構(gòu)建數(shù)理模型，就人口年齡結(jié)構(gòu)對(duì)資本投入及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響進(jìn)行研究，得出充足的勞動(dòng)供給會(huì)提高教育人力資本和物質(zhì)資本的使用效率，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，政府公共教育支出增加會(huì)提高教育人力資本對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)；并對(duì)面板數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析。廈門大學(xué)劉云霞在《我國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新績(jī)效影響因素動(dòng)態(tài)比較研究――基于狀態(tài)空間和門檻模型相結(jié)合的研究》中確定了反映創(chuàng)新績(jī)效的指標(biāo)以及影響創(chuàng)新績(jī)效的因素，再將狀態(tài)空間模型和門口模型進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，找出了各影響因素對(duì)創(chuàng)新績(jī)效的動(dòng)態(tài)影響軌跡以及軌跡改變的關(guān)鍵點(diǎn)，并提出對(duì)策建議。

篇9

1、選題意義和背景。

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)由于其平面布置靈活、自重相對(duì)較輕等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)有較為廣泛的應(yīng)用，例如辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校校舍及工業(yè)廠房等。然而，框架結(jié)構(gòu)也有其缺點(diǎn)，比如，抗側(cè)剛度小、節(jié)點(diǎn)區(qū)域應(yīng)力集中顯著、并在強(qiáng)烈多維地震動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生過(guò)大的非線性水平位移等。在實(shí)際震害中，框架梁往往先于框架柱產(chǎn)生破壞，并不能很好地保證強(qiáng)柱弱梁的抗震設(shè)防要求。一般來(lái)說(shuō)，各類建筑物在地震動(dòng)作用下產(chǎn)生的破壞甚至倒塌是造成人民生命財(cái)產(chǎn)受到損失的首要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各類結(jié)構(gòu)物倒塌造成的人員傷亡占地震中傷亡總數(shù)的95%.實(shí)際震害調(diào)查結(jié)果顯示，倒塌比例較高的建筑類型主要有磚混結(jié)構(gòu)、底框磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的倒塌主要以整體倒塌模式為主，外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)及填充墻的破壞也比較顯著。倒塌是由于結(jié)構(gòu)在地震作用下喪失承擔(dān)重力荷載的能力而引起的。而整體倒塌通常由地震作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的層間位移引起，同時(shí)受到P-4效應(yīng)放大和構(gòu)件強(qiáng)度剛度承載力退化的影響，結(jié)構(gòu)逐漸失穩(wěn)直至側(cè)向傾覆。震害調(diào)查報(bào)告顯示在框架結(jié)構(gòu)破壞的案例中存在大量外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及填充墻破壞的情況，這不僅造成了人們身體上和心理上的傷害，還對(duì)震后建筑修復(fù)帶來(lái)一定的問(wèn)題。所以，我們有必要對(duì)框架結(jié)構(gòu)的抗震性能以及軸壓比、框架填充墻等因素對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗倒塌性能的影響進(jìn)行深入的研究。這不僅可以預(yù)測(cè)框架結(jié)構(gòu)在未來(lái)地震作用中的地震反應(yīng)，對(duì)可能遭受的結(jié)構(gòu)破壞甚至整體倒塌進(jìn)行預(yù)防，還可以對(duì)框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗震性能水平進(jìn)行更準(zhǔn)確地分析評(píng)價(jià)，從而有針對(duì)性地指導(dǎo)完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案以及對(duì)既有建筑的改造加固。

2、論文綜述/研究基礎(chǔ)。

2.1增量動(dòng)力分析的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

地震作為一種隨機(jī)往復(fù)載荷，對(duì)于結(jié)構(gòu)的破壞是一個(gè)損傷累積的過(guò)程，用強(qiáng)度準(zhǔn)則和變形準(zhǔn)則很難描述這一現(xiàn)象。IDA方法可以對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行從彈性狀態(tài)到彈塑性狀態(tài)直至倒塌的全過(guò)程分析。對(duì)于這方面內(nèi)容國(guó)內(nèi)外學(xué)者都做了大量的研究。

1977年，Bertero將同一條地震動(dòng)作用下的多次非線性時(shí)程分析結(jié)果放在一起，以試圖了解逐級(jí)放大的地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)非線性發(fā)展的影響規(guī)律以及結(jié)構(gòu)從弘性、非彈性直至發(fā)生整體倒塌的全過(guò)程中結(jié)構(gòu)的性能。這種分析方法被稱為IDA丈法。

清華大學(xué)葉列平、陸新征等通過(guò)漢川地震極震區(qū)框架結(jié)構(gòu)抗倒塌的研究得出增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性及冗余度可明顯提高結(jié)構(gòu)抗倒塌儲(chǔ)備系數(shù)的結(jié)論。馮世平等人研究了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震作用下的倒塌反應(yīng)。對(duì)結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定狀態(tài)(下降段)時(shí)的動(dòng)力反應(yīng)進(jìn)行了討論，還探討了極限曲率延性比和強(qiáng)度降低率在結(jié)構(gòu)地震倒塌反應(yīng)中的應(yīng)用。

2.2地震易損性分析的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代初地震易損性曲線首先被用于對(duì)核電站的地震概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，隨著易損性理論的發(fā)展，越來(lái)越多的學(xué)者開展了對(duì)核電站以及其它重大結(jié)構(gòu)(如混凝土重力壩、變電站結(jié)構(gòu)以及古塔等)的地震易損性分析研究。作為生命線工程，橋梁結(jié)構(gòu)的地震易損性研究也受到了各國(guó)學(xué)者的廣泛重視。國(guó)內(nèi)外學(xué)者、機(jī)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)地震易損性開展了大量研究工作，取得了許多成果。

Muratserdar選取三層、五層、七層的RC結(jié)構(gòu)房屋，采用人工地震波作用在不同層數(shù)的房屋，分析不同層數(shù)的RC結(jié)構(gòu)的易損性。美國(guó)的地震損失評(píng)估軟件HAZUS在大量研究者成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合性能設(shè)計(jì)理論和能力譜方法，給出了各類建筑結(jié)構(gòu)的地震易損性曲線。

李謙對(duì)型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)基于IDA方法進(jìn)行了研究，并把IDA方法應(yīng)用到了型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)的地震易損性分析中。呂大剛、常澤民將可靠度引入了結(jié)構(gòu)易損性分析中，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于可靠度的整體和局部易損性的分析。

3、參考文獻(xiàn)。

[l]周云。土木工程抗震設(shè)計(jì)(第二版)[M].北京：科學(xué)出版社，2011

[2]清華大學(xué)土木結(jié)構(gòu)組，西南交通大學(xué)土木結(jié)構(gòu)組，北京交通大學(xué)土木結(jié)構(gòu)組。漢川地震建筑震害分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2008, 29( 4) :129

[3]蔣歡軍，鄭建波，張樺?；谖灰频目拐鹪O(shè)計(jì)研究進(jìn)展[J].工業(yè)建筑。2008,3 8(7)：1-5

[4]朱健。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)易損性分析與地震風(fēng)險(xiǎn)研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2010

篇10

論文摘要:介紹了機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)可靠性虛擬疲勞設(shè)計(jì)的軟件及疲勞壽命預(yù)測(cè)方法。根據(jù)斷裂力學(xué)理論和虛擬疲勞預(yù)測(cè)方法，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS模擬42CrMo硬齒面齒輪加工過(guò)程，分析了對(duì)應(yīng)的疲勞載荷譜，得到了齒輪應(yīng)力壽命S一N曲線。

1、引言

機(jī)械產(chǎn)品全壽命設(shè)計(jì)是衡量產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平先進(jìn)與否的重要指標(biāo)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)過(guò)程迫切需要通過(guò)工程分析手段預(yù)測(cè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)可靠性。近年來(lái)研究人員試圖將虛擬設(shè)計(jì)思想更多地融人到復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)中，借助工程分析軟件對(duì)計(jì)算機(jī)中虛擬的產(chǎn)品樣機(jī)進(jìn)行應(yīng)力分布、疲勞壽命和可靠性設(shè)計(jì)等，大大提高了可靠性設(shè)計(jì)水平。

利用國(guó)外先進(jìn)有限元軟件豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用項(xiàng)目組成員進(jìn)行的42CrMo硬齒面齒輪的彎曲疲勞可靠性試驗(yàn)及資料，提出該硬齒面齒輪的結(jié)構(gòu)可靠性虛擬疲勞設(shè)計(jì)方法，由虛擬零部件疲勞工作的情況快捷地得到應(yīng)力一壽命(S一N)曲線，推知其疲勞壽命大樣本，以供可靠性分析設(shè)計(jì)使用。

2、結(jié)構(gòu)可靠性虛擬疲勞設(shè)計(jì)方法

2.1結(jié)構(gòu)可靠性虛擬疲勞設(shè)計(jì)軟件

進(jìn)行產(chǎn)品零部件結(jié)構(gòu)可靠性虛擬疲勞設(shè)計(jì)首先需要構(gòu)造產(chǎn)品虛擬樣機(jī)，目前國(guó)內(nèi)外比較成熟實(shí)用的樣機(jī)幾何造型CAD軟件有AutoCAD， Pro/E等，同時(shí)還有可以進(jìn)行各種系統(tǒng)仿真分析的多體運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS， SIMPACK等。

目前國(guó)際知名的通用有限元工程分析軟件大多可完成對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析、疲勞壽命測(cè)試及壽命概率分析的功能，目前見長(zhǎng)的軟件有ANSYS，MSC/Fatigue， MSC/Nastran，考慮虛擬環(huán)境的CFX及FLUENT。近年來(lái)，樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)及疲勞分析技術(shù)正處于逐漸深人和系統(tǒng)化階段，但有許多重要內(nèi)容要填補(bǔ)，如虛擬環(huán)境的融入、幾何造型、動(dòng)力學(xué)、疲勞分析技術(shù)的集成及開放式。

2.2疲勞壽命預(yù)測(cè)方法

多年來(lái)人們發(fā)展了各種疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，其中名義應(yīng)力壽命法(S-N法)、局部應(yīng)變法(E-N法)與基于斷裂力學(xué)理論的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命方法，已成為三種經(jīng)典的疲勞壽命預(yù)測(cè)方法。

(1)名義應(yīng)力壽命法(S-N法)

名義應(yīng)力壽命法通常稱為總壽命法。該方法用于構(gòu)件總壽命的預(yù)測(cè)，是以材料或零部件的疲勞壽命曲線為基礎(chǔ)的。該方法可以考慮構(gòu)件表面加工和表面處理對(duì)其疲勞壽命的影響，也可以考慮構(gòu)件焊縫的疲勞壽命，適用于低應(yīng)力高周疲勞問(wèn)題。

(2)局部應(yīng)變法(E-N法)

局部應(yīng)變壽命法通常稱為裂紋萌生法。該方法用于預(yù)測(cè)構(gòu)件的裂紋萌生壽命。它應(yīng)用了材料的“記憶特性”，計(jì)人了名義應(yīng)力無(wú)法計(jì)及的載荷循環(huán)順序的影響，使壽命估算結(jié)果更接近實(shí)際情況，適用于高應(yīng)變低周疲勞問(wèn)題。

(3)疲勞裂紋擴(kuò)展壽命方法

基于斷裂力學(xué)理論的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命方法主要用于預(yù)測(cè)構(gòu)件從裂紋產(chǎn)生到發(fā)生破壞的疲勞壽命。該方法結(jié)合模擬材料微觀結(jié)構(gòu)變形的數(shù)值方法，是數(shù)值模擬斷裂的主要發(fā)展方向之一。

3、在硬齒面齒輪彎曲疲勞試驗(yàn)中的應(yīng)用

根據(jù)項(xiàng)目要求對(duì)42CrMo材質(zhì)的硬齒面齒輪進(jìn)行了彎曲疲勞可靠性全壽命試驗(yàn)，試驗(yàn)在機(jī)械部機(jī)械科學(xué)研究院英國(guó)產(chǎn)INSTRON1603型電磁諧振疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。采用4級(jí)應(yīng)力水平，即作4組不同應(yīng)力的輪齒全壽命大樣本試驗(yàn)，得到了硬齒面齒輪定壽命下的R-S-N曲線(見圖4中實(shí)線部分)。本文以此試驗(yàn)為研究基礎(chǔ)，進(jìn)行42CrMo硬齒面齒輪的結(jié)構(gòu)可靠性虛擬疲勞設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，得到了虛擬試驗(yàn)的各應(yīng)力水平下疲勞壽命數(shù)據(jù)，即S-N曲線。

3.1三維幾何造型設(shè)計(jì)

三維CAD軟件為構(gòu)造精準(zhǔn)的零部件虛擬幾何造型設(shè)計(jì)打下軟件基礎(chǔ)。42CrMo硬齒面齒輪是斜齒圓柱齒輪按漸開線形成的，為從齒輪的造型機(jī)理開始就嚴(yán)格遵循漸開線齒面生成和加工機(jī)理，應(yīng)用三維虛擬造型軟件MDI公司的ADAMS能在幾何形體上展成曲面和使曲面扭曲變形的功能，開發(fā)出以法平面標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形為基準(zhǔn)的斜齒模擬加工過(guò)程。

3.2疲勞載荷譜分析

載荷譜是有限壽命設(shè)計(jì)的依據(jù)之一。因此，掌握載荷譜的變化規(guī)律是進(jìn)行壽命設(shè)計(jì)的先決條件。通常，載荷譜是由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集并經(jīng)數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析獲得?，F(xiàn)場(chǎng)采集的載荷時(shí)間歷程具有很大的隨機(jī)性，并且因現(xiàn)場(chǎng)各種因素如開關(guān)信號(hào)、電磁干擾等影響，會(huì)造成原始信號(hào)記錄失真，出現(xiàn)偽信號(hào)。齒輪結(jié)構(gòu)所承受的疲勞載荷，實(shí)際上是一連續(xù)的隨機(jī)過(guò)程，借助動(dòng)力學(xué)分析軟件Adams平臺(tái)，可直接給出機(jī)械構(gòu)件在整個(gè)裝置工作過(guò)程中的疲勞載荷譜F-t曲線(見圖2)，以此作為理論分析和結(jié)構(gòu)可靠性虛擬疲勞設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

3.3有限元分析軟件中的應(yīng)力分析

建立一對(duì)輪齒的有限元模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，模型主要為六節(jié)點(diǎn)五面體單元，單元總數(shù)為63359個(gè)，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為15213個(gè)。這樣有利于單元自動(dòng)生成，有利于提高計(jì)算精度。有限元計(jì)算中，齒輪材料的彈性模量為4. 6 x 107MPa，波松比為0.3。

由有限元法(FEM)分析計(jì)算出隨機(jī)動(dòng)載荷譜下輪齒在嚙合過(guò)程中最大動(dòng)應(yīng)力齒輪的位置、數(shù)值及周期。

3.4基于斷裂力學(xué)的疲勞裂紋壽命預(yù)測(cè)

斷裂力學(xué)是在承認(rèn)裂紋存在的前提下進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算(即微裂紋形成忽略)，失效判據(jù)是裂紋擴(kuò)展到臨界尺寸時(shí)發(fā)生疲勞斷裂，應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度可用以下關(guān)系表示

對(duì)裂紋半長(zhǎng)a的積分求出裂紋擴(kuò)展的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，即疲勞壽命。計(jì)算N時(shí)，應(yīng)力強(qiáng)度因子幅}k、裂紋初始半長(zhǎng)a1、裂紋半長(zhǎng)極限值a2由式(1)計(jì)出。其中:c為與材料有關(guān)的系數(shù)，a為幾何效應(yīng)因子，山為復(fù)應(yīng)力變化范圍。

3.5虛擬試驗(yàn)結(jié)果分析

以實(shí)作齒輪試驗(yàn)的4級(jí)應(yīng)力水平作虛擬疲勞試驗(yàn)，求得各應(yīng)力水平下的疲勞壽命數(shù)據(jù)，這樣可用最小二乘法得出待試驗(yàn)材料齒輪的S一N曲線。

圖4虛線部分為42CrMo材料齒輪采用上述虛擬技術(shù)所作的S一N曲線，試驗(yàn)中取5個(gè)壽命水平N= 0.5 x 1護(hù)，1.0 x 1護(hù)，1.5 x 1護(hù)，2.0 x 1護(hù)，2.5 x 1護(hù)的應(yīng)力分布。與圖4中實(shí)線部分的實(shí)作齒輪試驗(yàn)S一N曲線對(duì)比可知，虛擬試驗(yàn)得到的S一N曲線與實(shí)際齒輪高可靠度下的S一N曲線比較接近，有一定的參考價(jià)值。

4、結(jié)語(yǔ)

(1)采用全壽命成組試驗(yàn)法得到產(chǎn)品的全壽命概率分布依據(jù)的是大樣本試驗(yàn)，因此解決復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)使用期限內(nèi)無(wú)故障的全壽命設(shè)計(jì)具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和十分深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。全壽命設(shè)計(jì)已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平先進(jìn)與否的重要指標(biāo)，只有攻克使零部件全壽命試驗(yàn)與環(huán)境相容這一難題，才能更好地發(fā)揮全壽命設(shè)計(jì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)作用，迅速把我國(guó)的可靠性設(shè)計(jì)水平提高到主動(dòng)可靠性設(shè)計(jì)的國(guó)際前沿水平。