结构可靠性论文

1、08机设四班 曲宾 0828070016 结构可靠性分析2008年春季，我国南方发生了50年不遇的罕见的雪灾天气。南方十多个省遭受了50年不遇的持续雨雪、冰冻等自然灾害，受灾人数过亿，并造成电力中断、水管爆裂，十多个机场、众多高速公路关闭，京广铁路主干线和诸多铁路路段及国道停运，导致人员和物资流动阻滞等连锁反应。民政部救灾司2月2日公布的此次雨雪受灾数字：农作物受灾7 200多公顷，直接经济损失530多亿元，因灾死亡60人，紧急转移安置175.9万人，倒塌房屋22.3万间，损害房屋86.2万间。农业部统计数字显示，全国共有1.14亿亩农作物受灾，其中，受灾6 629万亩，绝收1 628万亩。油

2、菜、小麦等作物受冻程度较重。截至2月2日，已有1 581.3万头（只）畜禽死亡。雪灾对电网造成了严重的影响，直接导致全国损失用电量260亿千瓦时左右，对一季度全国用电量增长影响约3.5个百分点。南方受灾区大部分电网出现持续时间长短不一的瘫痪。以贵州省为例，贵州省电网本次遭受的雪凝灾害是中国电网有史以来最严重的灾害，创下中国电力工业中，省级电网受损的历史之最。该省电网在本次雪凝灾害中77%的线路受损停运，最多涉及5 100条线路。至2月15日，该省不含乡以下的电网损失达到30亿元。铁道部表示，今年初的低温雨雪冰冻灾害对交通特别是公路交通的影响是历史上最严重的。全国先后有23个省份公路交通受到不同

3、程度的影响，其中，13个省份公路交通多次中断，客货运输受阻。全国68条133万公里的国道中，有21条近4万公里路段因积雪严重、路面结冰导致通行不畅。公路基础设施受损面广，直接经济损失达125亿元。造成包括500 kv主干网在内的数千条输电线路大面积损坏，杆塔倒塌，直至人员伤亡。2010年4月14日晨，青海省玉树县发生两次地震，最高震级7.1级，地震震中位于县城附近。截止4月25日下午17时 玉树地震造成2220人遇难，失踪70人。在此次地震中，土木、砖木结构的房屋是此次玉树震区房屋垮塌的重灾区。据中国地震局现场应急工作队初步调查，灾区房屋结构类型主要有土木结构、砖混结构、钢筋混凝土框架结构等，

4、其中农村地区大部分为土木结构房屋，城镇房屋土木结构占70以上，砖木结构和砖混结构约占20左右，钢筋混凝土框架结构约10。地震造成大量房屋被破坏，极灾区结古镇的土木、砖木结构房屋几乎全部倒塌或严重破坏，砖混结构房屋80%以上倒塌，框架结构房屋约20%倒塌中国北方连年大雪，但从未造成过像08年南方雪灾那样的危害，同样一个地方的震级7.1级地震，极灾区结古镇的土木、砖木结构房屋几乎全部倒塌或严重破坏，砖混结构房屋80%以上倒塌，框架结构房屋只有约20%倒塌。面对天灾，我们无能为力，但是我们通过现代科学技术尽可能的减少损失和不要的伤亡。而我们的可靠性分析这一课程，正是解决这个问题的。在进行工程设计中，

5、我们通过相关理论，运用微积分，概率，矩阵等数学知识，考虑一切方方面面的因素，进行结构可靠性设计，是十分必要的。可靠性是一门新兴的学科。它的诞生可以追溯到20世纪四十年代，即第二次世界大战之间。当时，由于战争的需要，迫切要求对飞机火箭及电子设备的可靠性进行研究，最早提出可靠性理论的是德国的科学技术人员，他提出了火箭系统的可靠性的计算方法，即把小样问题转化为大洋问题进行研究。20世纪50年代，前苏联为了保证人造地球卫星发射与飞行的可靠性，开始了可靠性的研究工作。同时一些国家也先后开展了对可靠性的研究与应用。到了七八十年代，随着计算机的广泛应用，可靠度这门学科也得到了飞速的发展，可靠度的字样也出现在

6、了各行各业中，并给社会到来了巨大的经济效益。 在工程上，一般所说的可靠度，指的就是结构可信赖或可信任的程度。工程结构中的可靠度可表示为能承受在正常施工和正常使用时，可能出现的各种作用；在正常使用时，具有良好的作用性能；在正常维修和保护下，具有足够的耐久性能：在偶然事件（如地震，爆炸，撞击等）发生实际发生后，仍能保持所需的整体稳定性。度量结构可靠性的数量指标称为结构可靠度即为：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。结构可靠度计算方法一次二阶矩法：一次二阶矩法是针对结构功能函数为变量的一次（即线性）函数，以变量的一阶矩和二阶矩为概率特征进行可靠度计算的一种方法。对于非线性功能函数

7、，一般在某点进行泰勒级数展开并近似地取其一次式，使结构功能函数线性化，然后再用一次二阶矩法计算可靠指标。梯度优化法 ：计算可靠指标的几何涵义是求均值点到失效边界的最短距离，而设计验算点就是失效边界上距均值点最近的点。若基本随机变量是不相关的，则可首先将其转换为标准正态分布变量，然后在标准正态变量空间内计算可靠指标，这一计算过程可归结为约束优化问题进行求解，使可靠指标的计算更为方便，对于较复杂的可靠指标计算问题，其优点更加明显。这一计算方法称为梯度优化法（也称为几何法）。非正态分布变量和统计相关变量条件下可靠指标的计算 ：将非正态变量转换为等效正态变量以后，即可用前面所述的方法计算结构的可靠指标

8、。由于这一方法已经被国际安全度联合委员会(jcss)所采用，故称为jc法。蒙特卡罗（monte carlo）法 ：主要用于求解具有随机性的不确定性问题，但也能求解确定性问题。蒙特卡罗法又称随机抽样法或统计试验法。计算机的发展和计算技术的提高为蒙特卡罗模拟提供了高效的计算手段，使蒙特卡罗法的应用范围越来越广。随着模拟次数的增加，蒙特卡罗法的计算结果将逐渐趋近于精确解，因此，在结构可靠度计算中，蒙特卡罗法被认为是一种准精确计算方法，而其它近似计算方法的精度也常常用蒙特卡罗法进行验证响应面法（response surface method）是用一个简单的显式函数逐步逼近实际的隐式（或显式）极限状态函

9、数，使可靠度计算得到简化。由于该方法可以直接应用确定性结构的计算程序，使得可靠度分析工作更加简便易行，为大型复杂结构的可靠度分析展现出良好的应用前景依据以上五种算法可以进行结构的可靠度设计，可靠度设计则是根据规范规定的目标可靠指标，按照结构承受的荷载、使用的材料以及结构的几何尺寸，考虑各变量的概率模型、统计特性，设计结构或构件的截面尺寸。确定目标可靠指标的数值，有两种方法：一种是破坏概率法，另一种是校准法。破坏概率法是根据人们在社会活动和工程建设中所承担的风险，经过研究后，确定一个可以接受的结构破坏概率。破坏概率与可靠指标存在一一对应的关系，根据确定的破坏概率便可确定目标可靠指标t。国际上一般

10、认为房屋建筑的破坏概率不能大于每年10-5，相当于正常房屋在30年使用期内的破坏概率为3×10-4，即当变量为正态分布时，t=3.45。校准法是根据现行设计规范中荷载取值、材料强度取值以及安全系数的规定，选择有代表性的结构或构件，进行反演分析，用一次二阶矩理论求出其可靠指标的值，最后经过综合评判，确定目标可靠指标t值。采用可靠度设计，可以较全面地考虑各种随机变量的变异性，从而使得结构设计更加合理。以概率理论为基础新修订的设计规范，虽然采用的是以变量的标准值和分项系数表达的设计表达式，结构的具体设计方法与传统方法相同，并不直接涉及概率模型、统计参数和概率运算，但由于其中各项系数的取值及

11、标准值的确定都是以概率理论为基础得到的，因此，这一设计方法的本质已反应了可靠度设计基本要求。 通过对这门课的学习，我对可靠性分析有了初步的了解，并对此也有一些看法。我们在进行可靠性分析研究设计时，应充分考虑具体情况，不能只进行纯理论的学术研究，目前我们国家的发展速度很快，由于各种不确定的因素，导致某些建筑，道路，厂房在建成几年后就因形势的变化拆除重建，造成国家的资源的浪费以及人力的浪费，因此在进行结构结构可靠性设计时，还应考虑当前经济发展因素等情况。另外小概率事件并不意味着不发生，尤其是当前温室效应加剧，极端气候频频出现，地球地壳进入活跃期，近几年来，各种大地震频发，因此，我们不能过分依靠前人数据，在进行学校，医院等公共设施，水库，电力，核工业等军事设施建设时，因将其可靠度等级调到较高的等级，如三峡大坝的设计标准就是能抵