土木工程结构可靠性研究论文.doc

土木工程结构可靠性研究论文内容摘要简要叙述了影响土木工程结构可靠性的几种不确定性因素以及可靠性理论在我国工程结构设计规范的发展中所起的推动作用简单回顾了我国以往在可靠度领域的研究工作并结合国家基础性研究重大项目中的专题有关建筑结构安全性与耐久性的基础研究及国家自然科学基金项目的研究内容介绍了近几年在土木工程结构可靠性理论研究与应用方面的一些进展关键词土木工程结构可靠性耐用性安全性结构可靠度是指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换句话说结构可靠度方法要解决的根本问题是在给定一个或多个材料特性或几何尺寸而这些特性具有随机的或不完全知道的性质以及在某些方面结构上作用的荷载具有随机的或不完全知道的特性的情况下结构按预定方式工作的概率是多少一土木工程种结构可靠度的研究在自然界及人类的社会生活中由于时间地点及各种影响因素和控制条件的不同即使是同一种事件也可能会产生不同的结果这种结果在事件发生之前不能准确做出预测但事件发生后结果是明确的数学上称这种不确定性为随机性在结构工程中为保证结构的安全或可靠要从结构的组成材料使用条件和赋存环境施工工艺等方面研究可能存在的各种随机不确定性并利用适当的数学方法将这些随机不确定性与结构的安全性或可靠性联系起来这就是近年来发展起来的结构随机可靠性理论以随机可靠性理论为基础对结构进行极限状态设计是结构工程设计理论中的一个重大发展结构设计时应使所设计的结构在安全性适用性勺经济之间选择一种合理的平衡力求以最经济的代价使建造的结构在规定的设计使用年限内满足下列功能要求正常施工和正常使用时能承受可能出现的各种作用在正常使用时具有良好的工作性能在正常维护下具有足够的耐久性能在设计规定的偶然事件发生时及发生后仍能保持必需的整体稳定性在上述功能要求中第第两项指的是结构承载力即稳定性关系到人身安全问题因此称其为结构的安全性第项关系到结构的适用性第项关系到结构的耐久性安全性适用性和耐久性总称为结构的可靠性二土木工程中可靠度研究的必要性各类结构荷载如建筑隧道桥梁输电塔等的最重要功能就是承受其生命全过程中可能出现的各种荷载结构设计时荷载取值的大小及应考虑哪些荷载将直接影响结构工作时的安全性因此工程结构设计时须考虑哪些荷载这些荷载产生的背景以及各种荷载的计算方法应是一名结构工程师所具备的基本专业知识因而也是土木工程专业学生需掌握的结构工程基本内容工程结构的设计方法经历了经验定值设计法半经验半概率定值设计法和概率定值设计法三个阶段目前国际上关于工程结构设计普遍采用概率定值设计法所谓概率定值设计法是以结构概率可靠度为基础以确定性荷载和确定新性结构抗力为形式的结构设计方法这种设计方法既便于工程师直观地运用又具有明确的概率可靠度意义而为我国各种工程结构设计规范所采用因此要理解我国现行工程结构设计方法就必须掌握工程结构可靠度设计原理httpwwwstudanetfazhan三工程结构可靠性理论研究发展趋势进入二十世纪年代后结构系统的可靠性理论研究工作已经成为结构工程中httpwwwstudanethttpwwwstudanetpc的研究热点并已出版了许多专著对于复杂的结构系统可靠度分析和先进的计算httpwwwstudacn方法蓬勃发展概括而言如下几方面是结构可靠度理论研究的热点结构系统的可靠度分析对于结构系统可靠度分析的非常复杂的研究课题许多学者对此从不同角度进行了研究提出了一些概念和方法如结构可靠度分析的一阶矩概念及荷载为组合情况下的计算方法问题利用系统系数针对结构各种破坏水平所对应的极限状态不同计算系统可靠度并进行结构设计的方法利用蒙特卡洛法采用重要抽样技术计算结构系统的可靠度等同时一些学者还研究了系统可靠度界限的问题总之系统可靠度httpabroadstudacom分析研究内容丰富难度较大对结构极限状态分析的改进除考虑强度极限状态外还应考虑结构的正常使用极状态破坏安全极限状态以及地震和其他特殊情况下考虑能量耗损极限状态等目标可靠度的量化问题虽然校准法已经部分解决了这个问题但与实际情况相比这方面的问题还远远没有解决人为差错的分析许多结构的失效并非由荷载强度的不确定性造成而往往httpmindstudacom是设计施工使用等环节中人为差错造成的这方面事例很多已成为目前研究热点之一在役结构的可靠性评估与维修决策问题对在役建筑结构的可靠性评估与维修httpwwwstudanetgongxue决策正成为建筑结构学的边缘学科它不仅涉及结构力学断裂力学建筑材料科httpwwwstudanetgongxue学工程地质学等基础理论而且与施工技术检验手段建筑物的维修使用状况等有密切的关系同时经典的结构可靠性理论在在役结构的可靠性评估中也必将得到相应的发展模糊随机可靠度的研究模糊随机可靠度理论研究是工程结构广义可靠度理论研究的重要内容随着模糊数学理论与方法的完善模糊随机可靠度理论也必将进一步完善和发展众所周知结构设计理论经过了以弹性极限理论为基础的容许应力设计方法以塑性极限理论为基础的破损阶段设计方法直至多系数极限状态设计方法其中安全度是结构设计中最为重要的概念虽然安全度是结构物用来抵抗影响结构的各种不利因素以保证结构物的承载能力和正常使用所必备的安全储备但是众多结构毁坏事故的分析表明所谓确定性的安全度指标还远不足以达到安全的程度几十年来的实验和经验已经证明须将结构可靠度作为结构安全性使用性和耐久性的综合指标这样可靠度就具有了比安全度更为广泛的含义四结语改革开放以来我国为满足日益复杂高效的现代化生产及生活的需要加快了基础性工程建设的步伐特别是与能源交通生产及生活密切相关的土木工程如水利高坝高层建筑道路桥梁港口码头地铁隧道海洋工程等构成了现代土木工程的代表群其建设项目越来越多建筑规模越来越大土木工程是国民经济发展的主要支柱之一岩土与结构工程学科则是这根支柱的两大基础随着现代化建设的需要近代科学理论和计算技术的创新学科之间的交叉渗透以及计算机科学材料科学的发展对土木工程这一古老专业赋予新的活力也为土木工程的分析与设计提出更高的要求同时土木工程分析理论与计算技术的发展预示着更大规模的土木工程的建设正朝着更经济更安全的结构优化设计方向发展土木工程可靠性理论与工程应用正是这一发展趋势的突出显现参考文献高谦土木工程可靠性理论及其应用刘玉彬工程结构可靠度理论研究综述吉林建筑工程学院学报贡金鑫赵国藩国外结构可靠度理论的应用与发展土木工程学院张建仁刘扬结构可靠度理论及其在桥梁工程中的应用httpwwwstudanetTraffic人民交通出版社