工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計原理-在線瀏覽
2025-01-30 15:11本頁面
【正文】 計、施工和使用過程中存在大量的隨機不確定性因素； ? 荷載及結(jié)構(gòu)的抗力不是確定性的量，它們是隨機變量，因此絕對可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計是不存在的！ ? 由于結(jié)構(gòu)的荷載和抗力存在隨機不確定性，所以必須采用結(jié)構(gòu)可靠度理論研究結(jié)構(gòu)的可靠性問題。 ? 統(tǒng)計的不確定性：在統(tǒng)計與穩(wěn)定性有關(guān)的物理量和幾何量時，總是根據(jù)有限樣本來選擇概率密度分布函數(shù)，因此帶來一定經(jīng)驗技術(shù)性，這種不確定性稱為統(tǒng)計的不確定性，是缺乏理論因素而成。 解決手段： 灰色系統(tǒng)理論。 解決手段： 模糊集合理論、模糊隨機過程理論。 解決手段： 概率論、數(shù)理統(tǒng)計、隨機過程理論。結(jié)構(gòu)可靠度分析的概念和原理 荷載與結(jié)構(gòu)抗力的統(tǒng)計分析 第一部分小結(jié) 工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計原理 結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的發(fā)展 ? 結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展： 從伽利略至今三百余年里，結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)歷了各種演變，可從以下兩個方面進行歸納： 從結(jié)構(gòu)設(shè)計理論上 彈性理論 極限狀態(tài)理論 從設(shè)計方法上 定值設(shè)計法 概率設(shè)計法 ? 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的理論和方法 ? 容許應(yīng)力法 ? 破損階段設(shè)計法 ? 多系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法 ? 基于可靠性理論的概率極限狀態(tài)法 2023/1/14 結(jié)構(gòu)設(shè)計中的不確定性因素 ? 不確定性 ? 隨機性： 由于事件發(fā)生的條件不充分，使得在條件與事件之間不能出現(xiàn)必然的因果關(guān)系，從而導(dǎo)致在事件的出現(xiàn)上表現(xiàn)出的不確定性，如“拋硬幣”等。 —— 人類認識到的第一種不確定性。 ? 模糊性： 由于概念邊界劃分標準的模糊不清而產(chǎn)生的不確定性稱為模糊性，例如，“高與矮”，“冷與熱”等。 ? 知識的不完善性： 由于人類認識上的局限性而造成的，所以又叫主觀認識的未確定性，如“人體有多少根頭發(fā)”等。 在結(jié)構(gòu)可靠性理論中以 隨機性 為研究重點 2023/1/14 結(jié)構(gòu)設(shè)計中的不確定性因素 ? 結(jié)構(gòu)工程中的隨機性 ? 物理、幾何不確定性：如材料、桿件尺寸、截面積、殘余應(yīng)力、初始變形等相關(guān)因素。 ? 模型的不確定性：為了對結(jié)構(gòu)進行分析，所提假設(shè)、數(shù)學(xué)模型、邊界條件以及目前結(jié)構(gòu)技術(shù)水平難以在計算中反映的種種因素，是很多不具備施工者完成因素，所導(dǎo)致理論值實際承截力的差異，都歸結(jié)為模型的不確定性。 2023/1/14 結(jié)構(gòu)可靠度的概念 ? 結(jié)構(gòu)的功能要求 1. 能承受在施工和使用期間可能出現(xiàn)的各種作用； 2. 保持良好的使用性能； 3. 具有足夠的耐久性能； 4. 當發(fā)生火災(zāi)時，在規(guī)定的時間內(nèi)可保持足夠的承載力； 5. 當發(fā)生爆炸、撞擊、人為錯誤等偶然事件時，結(jié)構(gòu)能保持必需的整體穩(wěn)固性，不出現(xiàn)與起因不相稱的破壞后果，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌。 是 結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。在同樣的條件下，規(guī)定的時間越長，結(jié)構(gòu)的可靠度越低。 ? 結(jié)構(gòu)可靠性 結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能 力。反之，則結(jié)構(gòu)為“不可靠”或“失效”。 整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)，就不能滿足設(shè)計指定的某一功能要求，這個特定狀態(tài)成為該功能的極限狀態(tài)。 鋼筋混凝土簡支梁的可靠、失效和極限狀態(tài)概念 結(jié)構(gòu)的功能 可靠 極限狀態(tài) 失效 安全性 受彎承載力 M M u M = M u M M u 適用性 撓度變形 f [f ] f = [f] f [f] 耐久性 裂縫寬度 w m a x [w m a x ] w m a x = [w m a x ] w m a x [w m a x ] 2023/1/14 結(jié)構(gòu)功能函數(shù)與極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)所處狀態(tài) 作用效應(yīng) S 抗力R R1 R2 Z1 Z2 S2R2（失效） S1R1（可靠） S1 S2 2023/1/14 結(jié)構(gòu)可靠度計算 結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量 。 ? 基本計算公式 ? ? dZZfZPP zs )(00?????可靠度 ? ? dZZfZPP zf )(0 0? ?????失效概率 1?? fs PP?結(jié)構(gòu)可靠度滿足 ： Z0具有相當大的概率或 Z0 具有相當小的概率 ； ?通常 采用失效概率來度量結(jié)構(gòu)的可靠度 。 , Xn*） 的切平面作為線性近似 ， 以減小中心點法的誤差 。 ? 中心點法的缺點 1 ?功能函數(shù)在平均值處展開不盡合理；對非線性可能帶來較大的誤差 。 , Xn*） 處以與正態(tài)分布等價的條件 ， 變換為 當量正態(tài)分布 ， 這樣可使所得的可靠指標與失效概率之間有一個明確的對應(yīng)關(guān)系 ， 從而在 β中合理地反映了分布類型的影響 。 2023/1/14 驗算點法基本原理 結(jié)構(gòu)功能函數(shù) 均值 ? ?nXXXgZ ,.. .., 21?將 Z在各變量的驗算點 X* （ X1*, X2*, 2023/1/14 驗算點法基本原理 可靠指標 )()(**11*iiXXiniiXiniiX
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