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渡槽结构时变可靠度研究

作　者: 曹可青
导　师: 吴鑫淼
学　校: 河北农业大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 混凝土劣化钢筋锈蚀微粒群算法支持向量机时变可靠度
分类号: TV672.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 32次
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内容摘要

渡槽结构作为输水工程中重要的组成部分,其安全性至关重要。其结构在运行一段时间后会伴随着各种结构的损伤,性能不断劣化,导致结构的承载能力下降,其可靠度水平不断降低。因此,在此基础上对其可靠度水平随时间的变化进行定量分析就变得至关重要。渡槽时变可靠度的研究不仅是工程结构设计及维修管理优化的基础,而且对工程进行耐久性的评定和剩余寿命预测提供了有效的途径。其中,混凝土劣化预测及抗力衰减模型的建立是渡槽结构时变可靠度研究的基础。本文针对现有的某渡槽结构考虑因钢筋锈蚀导致的结构损伤,为此建立以时间为因素的抗力衰减模型,通过对渡槽结构各部位失效模式的分析建立其极限状态方程(即对具体的失效模式构建各时刻的抗力和荷载效应的具体表达式),进而计算可靠度随时间的变化。在此基础上,本文主要做了以下方面研究:(1)混凝土劣化各种原因分析及劣化预测模型的研究。(2)建立了基于微粒群算法(PSO)优化支持向量机(SVM)参数的混凝土结构劣化预测模型。(3)研究了常用可靠度及系统可靠度计算的一些基本方法,并对各种方法进行了分析比较。将蒙特卡罗模拟方法用于时变可靠度的分析。(4)建立了基于钢筋锈蚀引起的结构抗力衰减模型,在此基础上进行了某渡槽构件时变可靠度的计算。最终考虑其各构件的主要失效模式,得到了系统的时变可靠度。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 引言  8-11
  1.1 问题的提出  8
  1.2 渡槽结构时变可靠度研究的国内外现状及研究意义  8-10
    1.2.1 国内外研究现状  8-10
    1.2.2 研究目的和意义  10
  1.3 本论文研究的主要内容及研究方法  10-11
2 混凝土渡槽结构劣化预测模型  11-21
  2.1 影响抗力衰减的因素  11-12
  2.2 混凝土碳化  12-13
    2.2.1 混凝土碳化的影响因素  12
    2.2.2 混凝土碳化深度预测模型  12-13
  2.3 钢筋锈蚀损伤机理  13-18
    2.3.1 钢筋锈蚀原理  14
    2.3.2 钢筋锈蚀的影响因素  14-15
    2.3.3 钢筋锈蚀过程  15-16
    2.3.4 钢筋锈蚀预测模型  16-18
  2.4 钢筋锈蚀量在保护层开裂前后的应用模型  18-20
  2.5 小结  20-21
3 基于微粒群算法(PSO)参数优化的支持向量机(SVM)预测模型  21-32
  3.1 支持向量机（SVM）预测模型  21-24
    3.1.1 SVM 基本原理  21-24
    3.1.2 SVM 核函数及其参数选择  24
  3.2 微粒群算法(Particle Swarm Optimization-PSO)  24-27
    3.2.1 PSO 原理  24-26
    3.2.2 PSO 算法优缺点  26-27
    3.2.3 PSO 参数设置与分析  27
  3.3 基于PSO 参数优化SVM 预测模型的具体实现  27-28
  3.4 实例分析  28-31
  3.5 小结  31-32
4 结构可靠度基本理论及方法  32-42
  4.1 结构可靠性基本概念  32-34
    4.1.1 结构极限状态  32-33
    4.1.2 结构可靠度和可靠度指标  33-34
  4.2 结构可靠度基本计算方法  34-39
    4.2.1 中心点法  35-36
    4.2.2 验算点法（JC 法）  36-37
    4.2.3 蒙特卡罗模拟法（Monte Carlo）  37-39
    4.2.4 响应面法（Response Surface Method-RSM）  39
  4.3 系统可靠度基本分析方法  39-41
    4.3.1 一般界限法  40
    4.3.2 窄界限法  40-41
    4.3.3 PNET 法（概率网络估算法）  41
  4.4 小结  41-42
5 基于钢筋锈蚀预测的混凝土时变可靠度分析计算  42-52
  5.1 工程实例  42-43
  5.2 功能函数（极限状态方程）的建立  43-44
    5.2.1 侧板极限状态方程  43
    5.2.2 底板极限状态方程  43-44
  5.3 侧墙结构时变可靠性分析  44-48
    5.3.1 抗力及效应作用的计算  44-45
    5.3.2 钢筋锈蚀预测的时变模型  45-46
    5.3.3 可靠度随时间的变化曲线  46-48
  5.4 底板结构时变可靠度分析  48-50
    5.4.1 抗力及效应作用的计算  48-49
    5.4.2 可靠度随时间变化曲线  49-50
  5.5 渡槽系统时变可靠度分析  50-51
  5.6 小结  51-52
6 结论与展望  52-53
参考文献  53-56
在读期间发表的学术论文  56-57
作者简介  57-58
致谢  58-59

渡槽结构时变可靠度研究

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