【博士】結(jié)構(gòu)動力可靠性理論研究及RC梁橋抗震可靠性分析【2010】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長沙理工大學(xué)　　學(xué)位年度： 2010年　　結(jié)構(gòu)可靠度理論早已被納入各類結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，并廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)安全性評價、重大工程決策分析等工程領(lǐng)域。但這些應(yīng)用成果都是建立在經(jīng)典靜力可靠度研究基礎(chǔ)之上。與靜力可靠度相比，結(jié)構(gòu)可靠度理論的另一個基礎(chǔ)領(lǐng)域一一結(jié)構(gòu)動力可靠度的研究明顯滯后。雖然經(jīng)過長期發(fā)展也取得了大量成果，但由于其涉及閩題多難度大，霹前仍不完善，甚至一些基本閬題還未褥到很好解決。焉結(jié)構(gòu)動力可靠性分析對主要承受動荷載的橋梁結(jié)構(gòu)而言是相當(dāng)重要的。對于需要進(jìn)行抗震、抗風(fēng)等分析的橋梁結(jié)構(gòu)，其動力可靠性分析更不可或缺。本文主要進(jìn)行了結(jié)構(gòu)動力可靠性基本理論研究，并應(yīng)用相關(guān)研究成果進(jìn)行了鋼筋混凝土梁橋的抗震可靠性分析。本文工作主要包括以下幾個部分?！　?．基予首次超越破壞機(jī)制，推導(dǎo)了Markov擴(kuò)散過程的首超時間概率密度蘧數(shù)的解析顯式表達(dá)式，以此為基礎(chǔ)獲得了結(jié)構(gòu)隨機(jī)反應(yīng)為Markov擴(kuò)散過程情形下的結(jié)構(gòu)動力可靠度解析求解方法。與拉普撾斯變換法相斃，本文方法直接給出了首超時間概率密度函數(shù)的解析顯式表達(dá)式，并且對齊次與非齊次的arkov過程均適用。當(dāng)結(jié)構(gòu)反應(yīng)不是Markov過程時，可以酋先通過相關(guān)方法將反應(yīng)過程變換為Markov過程，然后再應(yīng)用上述結(jié)論進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力可靠度的求解。　　2．基于“等效體系”的思想，提出了對一般非線性體系均適用的等效非線性體系法，進(jìn)行非線性體系的動力可靠性分析。該方法通過均方最小誤差原則將原非線性體系等效為線性阻尼而剛度非線性的這一類可以通過FPK方程求得穩(wěn)態(tài)反應(yīng)過程精確概率分布的非線性體系，以后者的精確概率分彝解籜為原菲線性體系的隨機(jī)反應(yīng)分析解。算例分析表明，該方法的計算結(jié)果精度較之等效線性化法的精度要好，提高了結(jié)構(gòu)動力可靠度計算結(jié)果的精度?！　?．針對多自由度非線性體系動力可靠性分析缺乏系統(tǒng)研究的狀況，提出了基予復(fù)模態(tài)理論的多融由度非線性體系動力可靠性分柝方法。該方法首先采用等效線性化的方法處理體系的非線性問題，然后采用復(fù)模態(tài)分析處理非經(jīng)典的等效線性阻尼矩陣，將具有非經(jīng)典阻尼的等效多自由度線性體系按復(fù)振型分解，將多自由度體系的隨機(jī)反疲分解為一系列～階體系的復(fù)模態(tài)反應(yīng)，從而求褥體系的隨枧反應(yīng)，最后進(jìn)行體系的動力可靠度計算。通過算例驗證，表明該方法概念明確、思路清晰，為一般多自由度非線性體系提供了一個普遍適用的動力可靠性分析方法?！　?．采用動力可靠度與靜力可靠度結(jié)合的方法，研究了基于地震響應(yīng)最大值的結(jié)構(gòu)抗震可靠度計算方法。該方法主要將結(jié)構(gòu)抗震可靠度的計算轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)響應(yīng)的最大值超越抗力界限的概率計算，從而將隨機(jī)過程的超越概率分析轉(zhuǎn)化為隨機(jī)變量的概率特征分析。計算實例表明，這種“動靜結(jié)合”的方法給濺的計算結(jié)果也具有較好的精度?！　?．根據(jù)鋼筋混凝土梁橋結(jié)構(gòu)的地震振動特征建立了其抗震可靠度分析的簡化模型。根據(jù)不同的平穩(wěn)與非平穩(wěn)地震激勵模型，采用Markov過程法、復(fù)模念分析方法、等效非線性體系法以及響應(yīng)最值分析法計算分析了鋼筋混凝土梁橋結(jié)構(gòu)的抗震可靠度。計算分析表明，本文所提出的分析方法與分析過程合理可行，計算結(jié)果滿足工程上的精度要求，為鋼筋混凝土梁橋結(jié)構(gòu)的動力可靠度分析提供了實用的分析途徑。　　

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