工程結構可靠度：理論、方法及其應用

目錄
前言
符號列表
第1章 緒論 1
1.1 結構可靠度理論發(fā)展概述 4
1.1.1 可靠度計算方法 4
1.1.2 體系可靠度分析方法 8
1.1.3 荷載與荷載組合方法 8
1.1.4 工程應用 11
1.2 基本概念 12
1.3 本書內(nèi)容安排 14
參考文獻 16
第2章 不確定性分析方法 23
2.1 不確定性分類 25
2.2 概率論分析方法 27
2.3 模糊數(shù)學分析方法 27
2.4 灰色理論分析方法 29
2.5 相對信息熵分析方法 31
2.6 人工智能分析方法 32
2.6.1 神經(jīng)網(wǎng)絡 32
2.6.2 支持向量機 34
參考文獻 38
第3章 可靠度計算方法 41
3.1 一次二階矩方法 45
3.2 二次二階矩方法 51
3.3 隨機變量不服從正態(tài)分布的可靠度計算 61
3.4 響應面方法 65
參考文獻 67
第4章 可靠度數(shù)值模擬方法 69
4.1 Monte Carlo法 71
4.1.1 隨機數(shù)的產(chǎn)生 73
4.1.2 隨機數(shù)序列的檢驗 74
4.1.3 非均勻隨機數(shù)的產(chǎn)生 74
4.2 方差縮減技術 75
4.2.1 對偶抽樣技巧 75
4.2.2 條件期望抽樣技巧 75
4.2.3 重要抽樣技巧 76
4.2.4 分層抽樣技巧 77
4.2.5 控制變數(shù)法 79
4.2.6 相關抽樣法 79
4.3 復合重要抽樣法 80
4.4 V空間的重要抽樣法 85
4.4.1 V空間 85
4.4.2 重要抽樣區(qū)域 87
4.4.3 重要抽樣函數(shù) 89
4.4.4 模擬過程 89
4.4.5 評價 90
4.5 SVM重要抽樣法 90
參考文獻 91
第5章 結構體系的可靠度 93
5.1 結構體系失效模式 95
5.1.1 結構體系模型 95
5.1.2 解決方法 98
5.1.3 結構體系失效的理想化 100
5.1.4 結構體系失效的實用化分析 103
5.2 體系可靠度計算方法 104
5.2.1 體系可靠度邊界 104
5.2.2 隱式極限狀態(tài)——響應曲面 110
5.2.3 復雜結構系統(tǒng) 112
5.2.4 物理綜合法 117
參考文獻 117
第6章 結構時變可靠度 121
6.1 時間積分方法 125
6.1.1 基本概念 125
6.1.2 非時變可靠度轉化法 127
6.2 離散化方法 128
6.2.1 離散事件數(shù)量已知 128
6.2.2 離散事件數(shù)量未知 129
6.2.3 重現(xiàn)期 130
6.2.4 風險函數(shù) 131
6.3 時變可靠度的計算 133
6.3.1 引言 133
6.3.2 非條件失效概率的抽樣方法 133
6.3.3 一次二階矩方法 135
6.4 結構動力分析 136
6.4.1 結構動力的隨機性 136
6.4.2 平穩(wěn)隨機過程的若干問題 136
6.4.3 隨機響應譜 138
6.5 疲勞分析 139
6.5.1 一般公式 139
6.5.2 S-N模型 139
6.5.3 斷裂力學模型 140
參考文獻 141
第7章 基于可靠度的荷載組合 143
7.1 荷載組合 145
7.1.1 一般形式 145
7.1.2 離散隨機過程 147
7.1.3 簡化方法 149
7.2 荷載組合系數(shù) 152
7.3 結構設計分項系數(shù)計算 160
7.3.1 結構設計分項系數(shù)表達式 160
7.3.2 結構設計分項系數(shù)確定原則 161
7.3.3 荷載-抗力分項系數(shù)確定方法 162
7.4 荷載組合系數(shù)及設計表達式確定 164
7.4.1 采用組合值系數(shù)的設計表達式 164
7.4.2 海洋工程荷載組合系數(shù)確定方法 167
參考文獻 169
第8章 可靠度理論在規(guī)范中的應用 173
8.1 結構設計規(guī)范的要求 176
8.1.1 結構設計要求 176
8.1.2 作用的分類 177
8.1.3 目標可靠度 177
8.1.4 結構設計的極限狀態(tài) 179
8.2 設計規(guī)范中結構可靠度的表達方式 180
8.2.1 分項系數(shù)設計表達式 180
8.2.2 承載能力極限狀態(tài)設計表達式 181
8.2.3 正常使用極限狀態(tài)設計表達式 183
8.2.4 耐久性極限狀態(tài)設計表達式 183
參考文獻 184
第9章 海洋平臺結構可靠度 187
9.1 海洋固定式平臺可靠度 189
9.1.1 概述 189
9.1.2 計算模型及單樁承載力 190
9.1.3 單樁承載力的概率分析 193
9.1.4 海洋平臺結構體系承載能力及可靠度 196
9.2 海洋半潛式平臺可靠度 200
9.2.1 概述 200
9.2.2 不確定性分析 201
9.2.3 體系可靠度評估 202
參考文獻 206
第10章 海洋結構物疲勞可靠度 209
10.1 海底管道疲勞可靠度 211
10.1.1 引言 211
10.1.2 分析流程 212
10.1.3 有限元模型 212
10.1.4 隨機升舉力模型 213
10.1.5 結構模態(tài)分析 214
10.1.6 懸跨管道隨機振動響應 215
10.1.7 懸跨管道隨機疲勞壽命和疲勞可靠度分析 217
10.1.8 懸跨管道隨機振動影響因素敏感性分析 219
10.2 導管架平臺疲勞可靠性 223
10.2.1 疲勞荷載的概率模型 223
10.2.2 疲勞壽命評估 227
10.3 深水半潛式平臺結構的疲勞可靠性 230
10.3.1 疲勞可靠性分析流程 230
10.3.2 平臺關鍵節(jié)點的疲勞可靠性分析 230
10.3.3 疲勞參數(shù)敏感性分析 237
參考文獻 240
第11章 橋梁結構可靠度 243
11.1 拱橋的可靠度 245
11.1.1 橋梁概況 245
11.1.2 計算模型 246
11.1.3 構件可靠度分析 248
11.1.4 體系可靠度計算 253
11.2 橋梁的目標可靠度與可靠度標定 255
11.2.1 基本問題 255
11.2.2 規(guī)范比較 256
11.2.3 參數(shù)分析 257
11.2.4 標定目標可靠度 258
11.2.5 工況及參數(shù) 259
11.2.6 荷載效應比 259
11.2.7 可靠度標定流程 260
11.2.8 可靠度標定計算結果 261
參考文獻 263
第12章 臨時性結構可靠度 265
12.1 施工期臨時性結構 267
12.1.1 施工期結構形狀 267
12.1.2 主要失效模式 268
12.2 荷載和抗力概率模型 270
12.2.1 荷載概率模型 270
12.2.2 抗力概率模型 271
12.3 體系可靠度分析 275
12.3.1 體系可靠度分析方法 275
12.3.2 算例分析 275
12.3.3 討論與結果分析 278
12.4 模板支架施工風險評估 278
12.4.1 施工風險評估系統(tǒng)的建立 278
12.4.2 指標的權重 280
12.4.3 專家評分結果及風險評估等級 280
12.4.4 扣件式鋼管支模架評估 282
12.4.5 討論與分析 285
參考文獻 285
第13章 水工結構可靠度 287
13.1 渡槽結構可靠度 289
13.1.1 基本情況 289
13.1.2 渡槽三維有限元模型 291
13.1.3 抗裂可靠度 292
13.1.4 撓度可靠度 297
13.1.5 討論與結論 298
13.2 海塘結構可靠度 299
13.2.1 基本情況 299
13.2.2 基本方法 299
13.2.3 案例分析 302
13.2.4 討論與結論 304
參考文獻 305
第14章 邊坡結構可靠度 307
14.1 土性參數(shù)隨機場 309
14.2 土性參數(shù)的空間相關性模型 310
14.3 滑動面上隨機場局部平均計算模型 311
14.3.1 二維滑弧的平面問題 312
14.3.2 三維滑面的空間問題 314
14.4 邊坡穩(wěn)定極限狀態(tài)方程 316
14.4.1 二維極限狀態(tài)方程 316
14.4.2 三維極限狀態(tài)方程 317
14.5 基于隨機場局部平均的可靠度模型 318
14.6 土性參數(shù)相關性對可靠度的影響 319
14.6.1 單一材料邊坡算例 319
14.6.2 多層材料邊坡算例 320
14.6.3 算例結果分析 321
14.7 算例 322
14.7.1 單層土坡算例 322
14.7.2 南水北調(diào)中線某渠道邊坡算例 322
參考文獻 324
第15章 施工期的人為影響分析 325
15.1 人為影響的可靠性分析 327
15.1.1 無人為影響的參數(shù) 327
15.1.2 施工中存在的人為錯誤影響 328
15.1.3 人為錯誤率與人為錯誤影響程度及其分布 328
15.1.4 施工中人為錯誤的模擬 330
15.2 算例 335
15.3 討論與結論 338
參考文獻 338
第16章 混凝土結構耐久性的路徑概率模型 339
16.1 路徑概率模型 341
16.2 多重路徑概率模型 342
16.2.1 基本概念 342
16.2.2 氯鹽侵蝕下的概率預測模型 344
16.2.3 混凝土碳化概率預測模型 344
16.2.4 碳化和氯離子共同作用下的概率預測模型 346
16.2.5 鋼筋銹蝕擴展 347
16.2.6 保護層開裂和裂縫寬度確定 348
16.2.7 銹蝕混凝土構件承載力 348
16.3 任意點的路徑概率模型 349
16.4 工程實例 351
16.4.1 氯鹽環(huán)境下的鋼筋銹蝕 351
16.4.2 碳化和氯鹽侵蝕共同作用下的鋼筋銹蝕 354
參考文獻 357
名詞索引 359　
CONTENTS
Preface
List of Notation
Chapter 1 Introduction 1
1.1 An overview of the development of structural reliability theory 4
1.1.1 Reliability calculation method 4
1.1.2 Reliability analysis method of structural systems 8
1.1.3 Load and loads combination method 8
1.1.4 Engineering application