既有结构可靠性分析系统的研究与应用

【摘要】： 工程结构建造费用高,使用周期长,建造时需要消耗大量的资源。在我国,有相当数量的既有结构使用性能已经严重退化或因设计疏忽或者施工失误等等的问题导致不能满足规定要求的安全性、实用性和耐久性。为了保证结构的正常使用,延续结构的使用寿命,有必要对既有建筑进行维护和鉴定,并且在鉴定结果的基础上进行必要的补强和加固。 目前常用的经验鉴定法和实用鉴定法未能考虑荷载和结构抗力的不确定性。当荷载和结构参数离散性较大时导致鉴定结果与实际情况不符,而确定性鉴定不能得出结构可靠程度的结论,无法与设计结构的可靠度统一。 本文扼要的介绍了可靠度基本理论,介绍了目前常用的可靠度指标计算方法,着重阐述了一次可靠度方法以及一次可靠度方法与有限元程序的结合的实现。结合目前可用的随机有限元程序介绍了可靠度指标计算方法与有限元程序结合的实现流程,提取了程序的数据结构组织,基本实现了建立有限元模型与不确定性模型进行可靠度分析的系统过程。 本文讨论了既有结构荷载和抗力的随机模型。重点讨论了荷载的随机模型部分,分别介绍了恒载、活荷载、风荷载和地震荷载的随机变量模型以及参数。比较了既有结构荷载随机模型与拟建结构荷载随机模型的区别。结构抗力的随机变量模型作了简单的介绍。 本文最后对基本可靠度问题、构件可靠度问题和整体结构可靠度问题作了算例分析。应用了本文提出的实现方法得出相应构件和结构的可靠度指标以及失效概率。通过文献比较证明了本文使用的可靠度计算方法的正确性。在结构可靠度的算例中,以3层2跨的平面框架作为研究对象,分析了该框架结构层间位移的可靠度指标,得出各个功能函数中,随机变量的灵敏度值,对该框架结构的分析验证了可靠度计算的合理性。