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基于双加权响应面法的张弦梁可靠度分析

作　者: 钟宏林
导　师: 吴剑国
学　校: 浙江工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 张弦梁结构可靠度双加权响应面法体系可靠度
分类号: TU399
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 96次
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内容摘要

张弦梁结构作为一新型的大跨度预张拉钢结构体系,具有结构简单,传力明确,施工方便快捷和建筑造型与结构布置能完美结合等优点,在实际工程中具有广阔的应用前景。实际的张弦梁结构在设计、施工、使用中不可避免地存在着大量不确定性因素,因此对张弦梁体系进行可靠度研究很有必要。本文采用非线性有限元软件ANSYS的APDL语言,编制了张弦梁结构的找形程序。结合算例分析了单榀张弦梁结构的找形过程,然后讨论了下弦索初始张拉力对结构的影响。通过一实例分析了平面张弦梁结构的线性和非线性屈曲。响应面法采用系数未知的多项式来代替隐式的极限状态方程,结构的响应常通过有限元方法求得。本文在双加权拟合的基础上提出了一种新的响应面法,减少计算时间而又能得到可靠的结果。将所提方法用于张弦梁结构的可靠度计算,结果表明,在四种可能的失效模式中,强度破坏控制的失效概率最低,而位移控制模式失效概率最高,半跨荷载作用下整体稳定控制的可靠度高于全跨情况。最后,将各失效模式视为一串联体系,通过相关系数矩阵,采用权重近似分配方法,进行了张弦梁结构体系可靠度的研究。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-22
  1.1 张弦梁可靠度的研究背景  10
  1.2 张弦梁的结构类型  10-12
  1.3 张弦梁结构的现状  12-19
    1.3.1 张弦梁的工程应用  12-16
    1.3.2 张弦梁结构的研究现状  16-19
  1.4 本文的主要研究工作  19-20
  参考文献  20-22
第二章可靠性分析的基本方法及双加权响应面法  22-39
  2.1 结构可靠性定义及其意义  22-23
  2.2 极限状态方程为已知的可靠度计算方法  23-26
    2.2.1 二阶矩理论  23-26
      2.2.1.1 一次二阶矩  23-25
      2.2.1.2 二次二阶矩  25-26
  2.3 极限状态方程为未知的可靠度计算方法  26-31
    2.3.1 Monte-Carlo方法  26-27
    2.3.2 响应面法  27-28
    2.3.3 改进均值法  28-29
    2.3.4 混合法  29-30
    2.3.5 随机有限元法  30-31
  2.4 可靠性分析的双加权响应面法  31-37
    2.4.1 双加权拟合响应面法  32-34
      2.4.1.1 选择响应面的表达式  32
      2.4.1.2 确定响应面极限状态方程的系数  32-34
      2.4.1.3 双加权响应面法的基本步骤  34
    2.4.2 算例  34-37
  2.5 本章小结  37-38
  参考文献  38-39
第三章平面张弦梁的力学性能分析  39-59
  3.1 张弦梁结构的找形  39-46
    3.1.1 找形问题概述  39-40
    3.1.2 张弦梁结构的形态定义  40
    3.1.3 施工中张拉力的施加方法  40-41
    3.1.4 有限元中引入张拉力的方法  41
    3.1.5 张弦梁找形的逆迭代法  41-42
    3.1.6 张弦梁结构找形算例分析  42-46
  3.2 张弦梁下弦索的初始张拉力  46-47
    3.2.1 拉索预拉力的确定  46-47
    3.2.2 初始张拉力对张弦梁结构刚度的影响  47
  3.3 撑杆的稳定  47-49
  3.4 张弦梁结构整体稳定  49-57
    3.4.1 稳定的基本概念  49-50
    3.4.2 稳定分析的方法  50-51
    3.4.3 张弦梁结构的特征值屈曲分析  51-53
    3.4.4 张弦梁结构的非线性稳定分析  53-57
  3.5 本章小结  57-58
  参考文献  58-59
第四章张弦梁结构多失效模式的可靠度分析  59-72
  4.1 考虑不同失效模式的张弦梁结构可靠度计算  59-65
    4.1.1 商业化的可靠性分析软件  59-60
    4.1.2 计算模型  60-62
    4.1.3 不同失效模式的结构可靠度计算  62-65
    4.1.4 计算结果分析  65
  4.2 多失效模式的体系可靠度分析  65-69
    4.2.1 串联体系的可靠性  66
    4.2.2 结构体系中功能函数的相关性  66-67
    4.2.3 结构体系可靠度的概率权重法  67
    4.2.4 张弦梁结构相关失效模式的可靠度近似计算  67-69
  4.3 本章小结  69-70
  参考文献  70-72
第五章结论与展望  72-75
  5.1 结论  72-73
  5.2 展望  73-75
致谢  75-76
攻读学位期间发表的学术论文  76

基于双加权响应面法的张弦梁可靠度分析

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