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随机桥梁地震可靠度分析的改进最大熵方法

哈尔滨工业大学学报 2021年第9期53卷 79-87页

作者：陈志强郑史雄西南交通大学土木工程学院成都610031 陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室(西南交通大学) 成都610031

为了对复杂非线性桥梁结构进行随机地震作用下的动力可靠度分析,基于最大熵原理,构建了一种高效的桥梁非线性地震可靠度分析方法。首先阐述了桥梁结构地震可靠度分析与极值分布估计的关系,将桥梁结构的地震可靠度分析转化为对应的极值... 详细信息

为了对复杂非线性桥梁结构进行随机地震作用下的动力可靠度分析,基于最大熵原理,构建了一种高效的桥梁非线性地震可靠度分析方法。首先阐述了桥梁结构地震可靠度分析与极值分布估计的关系,将桥梁结构的地震可靠度分析转化为对应的极值分布估计;然后建立了复杂桥梁结构非线性地震响应极值分布估计的最大熵方法,针对现有的最大熵分布求解过程受初值影响较大、不容易收敛等问题,提出一种基于似然函数的最大熵分布求解方法,从而实现了桥梁结构地震响应极值分布和地震可靠度的高效求解;最后以一座典型的高墩大跨连续刚构桥为例,通过蒙特卡洛模拟验证所提方法的精度和效率,并将结果与核密度估计和对数正态分布拟合的计算结果进行对比分析。结果表明:基于似然函数的最大熵分布求解方法不仅能够获得全局最优解,而且求解过程不受初值的影响、具有较好的数值稳定性,所提方法能够对随机地震作用下桥梁结构地震响应的极值分布和动力可靠度进行精确估计;核密度估计和对数正态分布无法对小失效概率水平下结构地震响应的极值分布进行估计,建议采用最大熵方法对桥梁结构进行地震可靠度分析。

关键词：桥梁地震可靠度非线性最大熵原理极值分布分数矩

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基于变形控制标准的高土石坝地震可靠度分析

岩土工程学报 2019年第3期41卷 519-525页

作者：吕小龙迟世春大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学工程抗震研究所建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024

基于可靠度分析的设计方法是科学定量地研究和保证岩土工程安全性的重要手段之一。通过定量考察土石坝工程中的不确定性因素,综合评估地震失效概率,可为高土石坝抗震设计和风险评估提供参考。以坝顶震陷率作为地震安全控制指标,提出了... 详细信息

基于可靠度分析的设计方法是科学定量地研究和保证岩土工程安全性的重要手段之一。通过定量考察土石坝工程中的不确定性因素,综合评估地震失效概率,可为高土石坝抗震设计和风险评估提供参考。以坝顶震陷率作为地震安全控制指标,提出了同时考虑地震和筑坝料参数不确定性的高土石坝地震可靠度分析方法。首先,采用地震烈度作为地震危险性的宏观衡量尺度,通过引入地震烈度概率模型,将基于概率烈度的地震动峰值作为地震强度因子,调整规范谱人工地震波的幅值进行动力有限元计算。然后,采用适用于处理小样本和非线性问题的高斯过程响应面法,建立筑坝料参数与坝顶震陷率之间的非线性映射关系,结合蒙特卡罗法计算高土石坝地震失效概率。最后,以紫坪铺面板堆石坝为例,应用该方法考察了设计基准期内的地震失效概率。

关键词：土石坝地震可靠度高斯过程响应面紫坪铺面板堆石坝

基于响应面法的复式钢箱提篮拱地震可靠度分析

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四川大学学报（工程科学版） 2008年第2期40卷 44-48页

作者：陈兵廖光明赵雷西南交通大学土木工程学院四川成都610031 四川大学建筑与环境学院四川成都610065

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题。基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了复式钢箱提篮拱桥在地震激励下,结构设计基准期内的可靠度。分析时考虑了结构参数和场... 详细信息

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题。基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了复式钢箱提篮拱桥在地震激励下,结构设计基准期内的可靠度。分析时考虑了结构参数和场地土的随机性,分别计算了钢箱提篮拱桥主、副拱肋在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到了主、副拱肋在设计基准期内,按规范"三水准设防标准"条件下的地震可靠度。计算结果表明,该桥设计满足抗震规范要求。

关键词：响应面法地震可靠度反应谱随机参数提篮拱桥

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基于响应面法的连续刚构地震可靠度分析

地震工程与工程振动 2009年第3期29卷 45-50页

作者：陈文元赵雷钟强文陈兵西南交通大学土木工程学院四川成都610031 成都市市政工程设计研究院四川成都610065

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题。基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了结构的破坏准则及其极限状态方程,计算了高墩大跨连续刚构桥在地震激励下设计基准期内... 详细信息

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题。基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了结构的破坏准则及其极限状态方程,计算了高墩大跨连续刚构桥在地震激励下设计基准期内的动力可靠度。分析时考虑了结构参数和场地土的随机性,分别计算了连续刚构在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到了结构在设计基准期内,"三水准设防标准"条件下的地震可靠度。结果表明,该桥设计满足抗震规范要求。

关键词：响应面法地震可靠度反应谱随机参数连续刚构

考虑参数随机性的钢筋混凝土结构非线性地震可靠度分析

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建筑结构学报 1999年第3期20卷 23-24页

作者：赵雷陈虬路湛沁西南交通大学成都610031

本文结合我国抗震设计规范，按双重随机振动模型建立了抗震结构在设计基准期内的地震可靠度分析过程及相应计算公式。以唐山新华旅馆为例，用非线性随机有限元法进行地震可靠度分析，预测结果与该结构的实际地震破坏情况吻合较好。

关键词：钢筋混凝土结构非线性地震可靠度抗震结构

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结构地震可靠度理论研究进展

建筑结构 2000年第12期30卷 60-64页

作者：赵雷陈虬路湛沁西南交通大学成都610031

较详细地介绍了地震危险分析、结构地震可靠度理论的发展和结构地震可靠度分析方法等 ,对几种主要分析方法作了较系统的分析和比较 ,并提出了目前研究中存在的问题 ,可供关心此方面进展的工程技术人员参考。

关键词：抗震结构地震可靠度随机结构动力响应

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基于人工蜂群算法的边坡地震可靠度分析

武汉大学学报（工学版） 2016年第5期49卷 796-800页

作者：胡仁杰程涛许万辉罗显枫三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002 湖北理工学院土木建筑工程学院湖北黄石435003

通过输入埃而森特罗波(EL Centro)地震波对边坡进行有限元瞬态分析,得到边坡在各个时刻的应力值.然后利用Mohr-Coulomb破坏准则,得到对应某一起始点的滑动面.并用瑞典条分法计算边坡安全系数的公式,使其作为目标函数,经过人工蜂群算法... 详细信息

通过输入埃而森特罗波(EL Centro)地震波对边坡进行有限元瞬态分析,得到边坡在各个时刻的应力值.然后利用Mohr-Coulomb破坏准则,得到对应某一起始点的滑动面.并用瑞典条分法计算边坡安全系数的公式,使其作为目标函数,经过人工蜂群算法进行优化得到起始点,从而确定了滑动面并计算出边坡安全系数.最后,对各个时刻的边坡安全系数进行统计分析,得到边坡失效概率.

关键词：地震可靠度边坡稳定人工蜂群算法安全系数

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线性结构地震可靠度的数值—模拟方法研究

线性结构地震可靠度的数值—模拟方法研究

作者：严再春上海交通大学

学位级别：硕士

我国是一个多地震国家,唐山和汶川地震都造成了人民生命财产的巨大损失。由于地震活动性、场地地面地震动参数和结构参数的不确定性,结构反应和抗力都是不确定的,因此,由反应和抗力决定的结构抗震性能也表现出强烈的不确定性,需要由地... 详细信息

我国是一个多地震国家,唐山和汶川地震都造成了人民生命财产的巨大损失。由于地震活动性、场地地面地震动参数和结构参数的不确定性,结构反应和抗力都是不确定的,因此,由反应和抗力决定的结构抗震性能也表现出强烈的不确定性,需要由地震可靠度来判定结构抗震性能的优劣,并在地震可靠度的基础上,进行结构的抗震设计。因此,建筑结构的地震可靠度研究具有重要的理论和工程价值。本文针对非平稳地震干扰下线性结构的地震可靠度计算难题,考虑地震荷载的非平稳性和谱密度的不确定性,提出了一个精度和效率都满足工程要求的分析方法。该方法由三个部分组成:首先,采用确定性有限元法求解结构的反应样本;第二,采用直接Monte Carlo模拟方法或Au和Beck提出的重要抽样方法计算特定地震荷载谱密度条件下的结构条件地震可靠度;最后,采用Gauss-Legendre数值积分方法计算谱密度不确定平稳和非平稳地震干扰下的结构无条件地震可靠度。采用本文方法,论文分别进行了单自由度振子和三跨六层钢框架的地震可靠度分析,分析结果与Monte Carlo模拟结果进行了对比。研究表明:本文提出的方法具有很高的精度和效率,适用于平稳和非平稳地震干扰下线性结构地震的可靠度分析与计算。

关键词：线性结构非平稳地震荷载地震可靠度首次穿越失效重要抽样 Monte Carlo模拟数值积分

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土石坝地震可靠度分析

土石坝地震可靠度分析

作者：赵士强大连理工大学

学位级别：硕士

20世纪50年代以来,国内外在强地震区建造的土石坝日渐增多。今后几十年,特别是在中国,将有更多的土石坝在强地震区兴建,从而使这一工程的抗震技术日益受到关注。土石坝的抗震设计存在大量的不确定性,包括土性参数的不确定性、计算模型... 详细信息

20世纪50年代以来,国内外在强地震区建造的土石坝日渐增多。今后几十年,特别是在中国,将有更多的土石坝在强地震区兴建,从而使这一工程的抗震技术日益受到关注。土石坝的抗震设计存在大量的不确定性,包括土性参数的不确定性、计算模型参数的不确定性、模型尺寸的不确定性以及地震荷载的不确定性等等,以往的设计中,工程设计人员常常把实际工程中的这些不确定性归结为一个确定性的安全系数上,对于静力计算通常会预留出较富裕的安全储备,但对于随机性很强的地震作用,安全系数很高的土石坝可能因为一次地震作用就出现永久性的破坏,这与地震动的峰值加速度、卓越周期以及持时都有很大关系。本文基于传统定值设计法的不足,考虑地震动的随机性,用可靠度指标评价土石坝的安全程度。同时,文中对比了多种传统可靠度计算方法,认为以往的可靠度分析方法主要分为静力和动力两类,静力可靠度方法多用来解决材料参数以及方法本身的不确定性,对于地震动的随机性,往往不能独立使用;动力可靠度方法主要是基于随机振动首次超越概率理论提出的可靠度计算公式,这种方法应用理论多、难度大、成果较少且计算过程复杂。鉴此,本文引用了一种解决土石坝地震可靠度的简便思路—响应极值分布法,通过考察土石坝地震响应极值的概率分布,给出了土石坝在一系列符合某场地地震统计特性的地震动作用下结构直观的失效概率和可靠度指标。在此思路基础上,本文做了以下几项工作： (1)通过时域和频域内双重非平稳性的地震动模型,人工合成了大量峰值加速度满足某种分布规律的随机地震波,考察了某些土石坝地震响应(坝顶加速度反应、加速度放大倍数、坝坡安全系数、坝体竖向永久变形)的概率分布,分析了地震参数(震级、震中距)对这些响应分布的影响情况。 (2)将坝坡最小安全系数的分布拟合为概率密度函数,计算了土石坝坝坡地震作用下的失效概率和可靠度指标,列出了最小安全系数不同的临界值下土石坝的失效概率参考值。 (3)将土石坝坝顶竖向永久变形量的分布拟合为概率密度函数,计算了土石坝由于震陷而导致的失效概率和可靠度指标,用《水利水电工程结构可靠度设计统-标准》中可靠度指标的参考值,对土石坝给出危险性评价。

关键词：地震可靠度响应极值概率分布地震动模型