含潜在脆性破坏构件的钢结构串联系统可靠性分析

• 作 者: 买彦硕
• 出 处: 东华理工大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 可靠度 串联系统 钢结构 线性规划

近年来随着地震的频繁发生,人民的生命安全和财产安全受到严重的威胁,造成的损失非常巨大。截止到2008年8月,汶川地震造成的直接经济损失高达数千亿元,其中,房屋建筑损失为主要经济损失,因此,从安全角度出发,对结构可靠性进行研究分析是非常重要的。到目前为止,发展起来了各种各样的可靠性分析方法。本研究以钢结构为对象,针对钢结构中含有可能发生脆性破坏构件(即潜在脆性破坏构件)的情况,进行可靠性分析,并提出相应的可靠度计算方法。本文对钢结构破坏的各种情况进行了综合分析,以串联系统为例,并研究分析了所提出的可靠度计算方法的精度和效率。本文通过考虑构件的失效及构件间的相关性,特别是在含潜在脆性破坏构件的情况下,分别基于线性规划界限法、松弛线性规划界限法以及蒙特卡洛法,对结构系统失效概率分析研究。主要工作如下:(1)通过线性规划界限法和松弛线性规划界限法,建立了含潜在脆性破坏构件的结构可靠度计算方法,推导了相应的计算公式,并通过工程实例验证公式的合理性。(2)基于数学计算软件,通过采用线性规划界限法、松弛线性规划界限法、蒙特卡洛法计算含潜在脆性破坏构件的结构系统失效概率,统计出在不同条件下三种方法的适用范围。(3)考虑潜在脆性破坏构件对结构安全的影响,综合分析不同情况下对串联结构失效概率的影响。研究结果表明:(1)在钢结构串联系统中,含潜在脆性破坏构件的结构失效概率随着相关系数的增大而减小,即构件间的相关性越强,结构整体的失效概率越低;(2)随着可靠度指标的增大,含潜在脆性破坏构件的结构失效概率逐渐减小,线性规划界限法、松弛线性规划界限法计算的失效概率边界逐渐变窄,这是因为线性规划界限法和松弛线性规划界限法在计算失效概率的上下边界时,结构的失效概率越小,上下边界之间的范围就越小;(3)当其他条件一定时,为使结构体系的失效概率降低,在设计时可提高结构的安全等级(即增大可靠度指标)或增强构件间的联系;(4)结构系统中构件总数较小时(n<15),线性规划界限法、松弛线性规划界限法、蒙特卡洛法三种方法均可被采用,结构系统中构件总数n>15时,采用松弛线性规划法、蒙特卡洛法,结构系统中构件总数较大(n>35)时,可采用松弛线性规划界限法。本研究将对准确分析与评估含潜在脆性破坏构件的钢结构能否继续投入使用有重大意义,具有一定的应用价值。