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变电构架可靠性模糊综合评判研究

张凯  
【摘要】: 随着社会的发展,工程修复改造与加固已成为建设项目的重要组成部分,对于关系国计民生的电力系统的建(构)筑物更是这样。但是,在对于这些建(构)筑物质量现状进行较详细的调查的基础上对其安全性进行评价,工作量是非常庞大的,即使是仅仅对于变电系统的电力构架进行调查和分析,其工作量也是非常巨大的。这就需要给出对于电力系统建(构)筑物进行安全性能分析和评价的合理和实用的方法。而目前,国家已经颁布的只有《工业厂房可靠性鉴定标准》(GB J144-90)和《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB 50292-1999)。对于电力构架如何进行可靠性鉴定,还没有相应的标准。从电力系统的实际需要出发,本文综合运用概率理论、模糊数学、钢结构和砼结构的基本理论和方法,对河南省电力系统变电站电力构架的可靠性评判问题进行了研究。 本文首先回顾了结构可靠性研究的发展历程,总结了可靠性评价的基本方法,分析了目前结构可靠性评价的缺陷,提出了需要解决的问题和本文研究的内容。 一个系统的可靠度是指在规定条件下和规定时间内该系统完成预定功能的概率。它反映了对工程设计的综合性要求,表现了安全和经济的统一,并且可用以协调工程的近期投资和长远效益之间的矛盾。本文从影响结构可靠性的三种不确定性、结构的极限状态、结构可靠度、在役结构的现状调查、构件检测的基本原则等方面总结了结构可靠性研究的基本理论。 目前的可靠性研究对安全性评定研究较多,而对适用性和耐久性评定研究不够。本文主要从电力构架的功能要求出发,提出电力构架的可靠性评定应分为两个方面:安全性鉴定和适用性鉴定。在此概念的基础上提出利用模糊综合评判方法对电力构架可靠性进行分析与评判。 模糊综合评判的基础是单因素评定,单因素评定的关键就是确定各个等级在该因素论域的隶属函数。根据电力结构实际工程需要,本文分析了影响电力构架可靠性的各个单因素,确定了各单因素的隶属函数,并用层次分析法确定了其权重向量。影响电力构架可靠性的定量因素可以根据构件材料和不同结构类型进行分析。基于本项研究的目的是要建立对于电力结构可靠性的初步评价,因此,本文的单因素评价主要考虑了承载力、连接和构造、变形、裂缝等因素。 在服役结构可靠性评估的模糊综合评判法中,构件权系数的计算是其核心。目前的方法主要利用专家经验来计算构件的权系数,因此具有较强的主观性和不确定性,且对框架结构等传力路径较复杂的结构难以计算,鉴于以上方法所存在的问题,本文针对所研究电力构架的特性,对构件权系数的物理含义进行了研究,给出了基于结构体系可靠性理论的各构件权系数的计算方法,并利用蒙特卡洛模拟法对各种典型的电力构架类型进行分析,求出了各构件的权系数。 大型复杂结构构件多,每个构件分配到的权重系数很小,导致损伤构件的信 息在评判过程中被分散,同时由于传统的模糊综合评判方法步骤较多,在评判的 过程中往往会丢失大量有用信息,造成最后的评判结果与实际情况相差较大,此 问题没有很好的解决办法。本文在评判过程中,从正反两方面分析了评级结果和 评判过程的关系,提出了进行标准化处理的方法,充分地考虑无损构件和损伤构 件作用,从而得到整体结构的正确的评判结论。 根据模糊集合的基本概念及其处理问题的基本思想以及建筑结构分级标准 的要求,从模型识别入手,利用评价向量的分量形成权重,对各个等级的隶属度 进行二次处理,来综合评判有关参数,并与传统方法相结合,对结构进行评判, 并分析计算了一工程实例。 概率分析是针对随机事件发生的可能性的,事件本身的含义应该是明确的、 肯定的。当事件本身的含义具有模糊不确定性时,对事件发生的可能性的描述有 必要借助于模糊概率的分析方法。结构的模糊可靠度,就是应用模糊概率来分析 和研究结构的可靠度。模糊可靠度在机械设计中应用较广,本文将模糊可靠度引 入建筑结构,尤其是电力构架的可靠性分析,在蒙特卡洛模拟计算的基础上,根 据模糊抗力r特点选取不同的计算模式,对结构的模糊可靠度进行了计算,并与 模糊综合评判法的计算结果进行了对照,以此来验证其正确性并分析结构的系统 特性。


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