工程结构可靠性（共9篇）
工程结构可靠性 篇1
工程结构是对钢、木、砖石、混凝土及钢筋混凝土等建造的工业与民用建筑的承重结构, 公路和铁路的桥梁、涵洞, 港口工程的码头, 水利工程的堤坝、渡槽、水闸, 给水排水构筑物的水池、水管等, 统称, 因为结构工程的建造耗资十分巨大, 如果工程结构失效, 就会造成结构本身和人民生命财产的巨大损失, 甚至会产生不可估量的各种灾害和附加损失。
1 结构检测鉴定内容
在工程结构中, 工程概况的调查与现场踏勘的内容有:结构形式、基础形式、墙体材料与砌筑方法、楼屋盖形式, 工程地质勘察单位、设计单位、施工单位、监理单位等多个部分。
在工程结构的检测中, 结构可靠性评定的重要指标是材料强度的检测和评定。一般在进行材料强度检测时主要采用回弹法和钻芯法等检测方法。而相对于现浇混凝土结构及预制构件的尺寸的检测, 应以设计图纸中规定的尺寸为基准确定尺寸的偏差, 按《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204确定尺寸偏差的允许值。很多情况下, 很多建筑的构件都曾受到过环境的侵蚀或者灾害的影响, 对于受到被动损害的构件, 应该在检测报告中提供量测的位置和必要的说明。
对于结构几何参数的检测, 需要注意二个问题。 (1) 尺寸偏差, 在测量时, 实际结构的截面尺寸、墙柱偏斜、标高偏差及其它类型的尺寸偏差值是需要特别注意的; (2) 过大变形, 在测量时实际结构构件明显挠度、构件偏斜、翘曲扭转的量测;最后, 需要注意的是钢筋移位的问题, 需要对存疑截面钢筋位置进行实际量测并核实受力钢筋规格和数量, 还要选择对结构性能有明显影响的项目通过量测、分析供评定分析结构几何参数的量测涉及对结构实际受力状态。
在工程结构的检测时, 结构和构件可靠性验算有两项重要指标, 包括几何尺寸和截面尺寸, 几何尺寸一般可查设计图纸, 截面尺寸也是工程结构中计算构件自重的指标, 一般情况下, 若是需要工程结构检测的老建筑物图纸不完整, 或图纸不慎丢失, 就需要进行现场实测这个建筑物的平面尺寸, 如果竣工图纸存在, 需要对照图纸复核将几何尺寸的检测结果, 以此来评定建筑的施工质量, 方便的提供可靠性鉴定依据。
2 结构可靠性基本理论与方法
结构可靠性的检测方法。一次二阶矩法, 这种方法是依照现行结构可靠度设计统一的标准, 在这里结构的可靠度指的是结构在规定的时间以及的条件下完成预定功能的概率。在结构可靠性检测中, 相对于结构可靠度分析中的非正态随机变量来说, 映射变换法和JC法是类似, 都是必须先把非正态随机变量“正态化”。其中略有不同的是JC法是将非正态随机变量“当量化”为正态随机变量, 而映射变换法是通过数学变换的方法将非正态随机变量变换为正态随机变量。而对于确定原点位置的问题, 如果是仅仅是对构件重心的查询, 定在任意一点都是可行的, 而其中最好的重心是定在构件上, 但是如果在查询构件重心的同时要确定吊装方案的话, 将原点设定在吊装设备的中心是最好的方案, 通过这样查询出来的重心就可以通过快速与起重设备性能表进行对比, 验证方案的可行性。
检测中建立模型时, 以米为单位或毫米为标准单位建立实体模型, 这个具有选择性, 可以根据个人的习惯, 在之后所查询出数据的单位也即是模型建立所采用的单位, 所以并不需要担心产生误差。但是在需要进行单位换算时采用毫米作为单位建立模型是比较好的, 这样可直接将模型进行比例缩放, 即可通过查询得出需要的数据。因为对结构设计、施工和使用过程中存在的不确定性的认识, 人类才会对于结构可靠性理论进行研究, 而对于结构设计风险决策理论中这也是算计结构失效概率的需要。在早期的可靠度计算方法中, 人们只考虑了随机变量平均值和标准差的所谓“二阶矩模式”, 可靠度用可靠指标表示, 这样的方法带着很多的不便, 通过长时间的研究和改进, 才得出现在的理论。工程结构设计、施工和使用中存在的客观现象存在着不确定性, 而工程结构的可靠度是一种处理和分析工程结构中随机性的理论和方法, 目前, 工程结构检测正处在发展过程中, 在理论上, 有很多新的问题需要提出并不断深入研究, 而且在规范应用中, 还需要以工程结构为基础, 考虑以往的工程设计、使用经验对可靠性设计方法去比较和改进, 逐步完善其中的不足之处。
3 结束语
工程结构主导着社会基本建设, 它不仅关系到国计民生, 人民财产, 社会文化背景、历史传统, 还对一个国家的国家政策、经济发展水平、现代化进程有着巨大的影响, 因此工程结构的安全性历来是设计中的重大问题, 而保证结构在规定的使用期内能够承受设计的各种作用, 满足设计要求的各项使用功能及具有不需过多维护而能保持其自身工作性能的能力是至关重要的问题。
参考文献
[1]赵国藩, 工程结构可靠性理论与应用[J].大连:大连理工大学出版社, 2010, 5 (1) :20-30.
[2]赵国藩, 金伟良, 贡金鑫.结构可靠度理论[J].北京:中国建筑工业出版社, 2010, 5 (1) :20-24.
[3]贡金鑫.结构可靠指标求解的一种新的迭代方法[J].计算结构力学及其应用, 2010, 1 (3) :36-40.
工程结构可靠性 篇2
含多裂纹结构的可靠性分析方法
为了对含多裂纹结构的可靠性进行评估,在疲劳多裂纹扩展随机模型的基础上,建立了含多裂纹结构的可靠性分析模型.结构的可靠度是控制裂纹扩展的多维随机变量落在等寿命曲面(线)与坐标面(轴)围起的.范围内的概率,即多维随机变量的概率密度函数在等寿命曲面(线)与坐标面(轴)围起的范围内的积分.针对较为简单的情况,建立了完全积分可靠性模型;针对复杂结构但各条裂纹扩展特性相差不大的情况,建立了简化串联可靠性模型;针对复杂结构各条裂纹扩展特性相差较大的情况,建立了修正简化串联可靠性模型.考虑结构可靠性的粗略分析,给出了可靠度的上限值.结合多裂纹扩展随机模型给出了算例.
作 者：张建宇 费斌军 赵丽滨 Zhang Jianyu Fei Binjun Zhao Libin 作者单位：北京航空航天大学,飞行器设计与应用力学系刊 名：北京航空航天大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS年，卷(期)：25(2)分类号：V215.7关键词：结构可靠性 结构寿命 结构安全度 多裂纹结构 损伤容限
工程结构可靠性 篇3
一、土木工程结构可靠性的涵义
我们知道, 工程结构在设计的过程中, 在各项要求的基础上, 必须要满足一下的几方面基本要求:其一, 具备一定的负荷能力, 能够承载施工以及正常使用过程中的各种工况;其二, 在其投入使用的过程中, 能够正常的发挥其各项效能;其三, 以正常的维修与保养去实施管理, 其能够保持一定时期的功效;其四, 能够有效的应对特殊自然环境, 尤其是地震, 爆炸和龙卷风, 处于这样的情况下, 依然保持一定的稳定性, 安全性。
当然, 工程结构的安全性, 可靠性是相互区别的, 结合上述四点基本要求可以归纳, 其中的第一第四点, 主要触及到了人身安全事项, 应该规划到安全性的范围;其中规定第二项, 主要反映的是工程结构的适用性;其中的第三项, 主要涉及到工程结构的耐久性。将上述三者相互结合, 即可称之为工程结构的可靠性。
在这样的情况下, 度量安全性, 我们以安全度来审视;度量可靠性我们以可靠度来审视。显然安全性的范围小于安全性, 安全性是可靠性中的基本内容, 不仅仅关系到整个工程结构的质量, 还将发挥着重要的经济效益和社会效益。
二、影响土木工程结构可靠性的因素
综上所述, 现代土木工程结构要保持一定的可靠性, 其就要从工程结构的设计阶段, 施工阶段出发, 详细研究各种因素对于土木工程结构可靠性的实际影响力, 对于土木工程结构可靠性来讲, 其主要可以从以下几个角度来审视:
2.1土木工程结构的随机性
事物的随机性, 对于土木工程结构来说, 其主要表现为:因为事物发生的基本环境不一样, 条件基础也不一样, 由此导致在特定条件下难以产生特定的结构, 由此产生的不确定性。在这样的情况下, 我们将其称之为随机性。对于随机性特点来说, 我们主要借助数学视角来解决, 主要由概率理论, 数理理论两者。
2.2土木工程结构的模糊性
这里所得土木工程结构的模糊性, 主要指的是其自身具备一定的模糊性, 也就是说工程结构中的一个元素是否符合一定的含义, 是难以明确的。也就是说土木工程结构的集合中涉及到哪些因素, 这一点是很模糊的, 不确定的。尤其是在分类中间过程, 有些是难以界定属于哪一方, 此时我们就称之为模糊性的体现, 对于此类问题我们主要使用的是模糊数学的方式去解决问题。
2.3土木工程结构的理论不完整性
在土木工程专业中, 其结构是由各种要素相互作用, 相互联系组成的, 具备一定的功能和作用的有机整体。对于此我们通常会以自身已经掌握的各项知识去界定事物本身, 由于知识的不完整性, 在实践过程中, 往往会让经验丰富的专家进入建设过程, 以此来对于不确定性的事物进项评价和考核, 从一定意义上来讲, 这只是过程中的权宜之策。
三、我国土木工程结构可靠性的提高策略
3.1不断吸取国外的先进技术, 实现技术上的创新
虽然我们最近几年的建筑业取得了巨大的发展, 在土木工程结构可靠性上也获得了一定的成绩。但是由于我国实际情况的制约, 在技术层面上还处于粗放的, 低水平的状态, 与西方国家相比, 技术差距还很大。国外无论是在土木工程结构的实践经验上, 还是在技术操作上, 都有着完整的体系。由此我们应该积极引进国外的先进技术, 不断夯实自身的技术实力, 争取在吸取经验的基础上实现创新。
3.2不断完善结构设计的标准和规范, 建立完善体系
对于此方面, 要以工程结构的可靠性为研究重点, 开展大量的理论研究, 资料分析和数据试验工作, 在我国工程实践的基础上, 以国际标准为辅助, 完善符合我国自身发展的标准语规范, 从而使得行业内部形成有效的运行机制, 提高我们的工程设计水平, 实现与国际上标准的接轨。
3.3严格控制施工过程中观点可靠性建设, 注重全程监控
建立健全行之有效的监控机制, 保证以岗位责任制去管理施工过程, 对于土木工程结构可靠性来说, 要从一开是就要将其纳入项目的设计过程中去, 并在施工过程中, 强化监督和管理。在此基础上, 以严谨科学的态度去面对可靠性, 从而从根本上实现了工程的安全性和可靠性。
3.3不断加强工程结构可靠性的宣传和教育, 保证工作负责
通过实践经验我们发现影响土木工程结构可靠性发展的因素中, 意识上的认识不清, 也是一个原因。由此角度出发, 大范围的实施工程结构可靠性的宣传和教育, 保证各个部门以负责的态度去维护其可靠性。
四、结束语
综上所述, 我国由于基本国情的限制, 使得我国的土木工程结构可靠性存在一系列的问题和不足, 对此我们应该冷静面对, 合理处理, 保证从各个方面去改善与调整, 从而会死的我国的土木工程结构的可靠性不断增强, 实现我国土木工程的现代化发展。
参考文献
[1]谢晓杰;刘建伟;李志鹏.浅谈土木工程专业人才培养模式改革[J].《河南建材》2011年第06期, 2011.
[2]林峰顾祥林何敏娟.现代土木工程特点与土木工程专业人才的培养模式[J]《高等建筑教育》2006年01期, 2006.
工程结构可靠性 篇4
近期机械组进行了两次电气设计的培训，邀请了经验丰富的电气工程师对目前的两款机器的电气设计进行了现场讲解，目的是使机械工程师了解更多电气知识，后续设计中大家能更好的协同设计，提升整体设计效率和成功率。首先特别感谢机械组安排了这两次培训，让我不仅学到了知识还看到了大家对专业的钻研精神，以下是我关于“与电气设计协同的结构设计与产品可靠性关系”的几点心得，可供参考。
1、提出问题：目前产品开发过程中有多个场景是机械电子协作完成的，例如电气布局、电气布线、安规、电磁兼容性设计、环境可靠性设计、动力系统的设计等，而现状是我们的机械电气的配合度显然不够，这样可能会导致产品整体可靠性得不到有效设计保证。
2、问题分析：（1）我们的产品本身是机电产品，不是单纯的结构、机械、电子的产品。（2）我们的产品本身比常规机电产品更复杂，是多个不同部件、多个多不同学科融合的系统，要做到高度协同需要对工程师的综合能力提出更高要求，而目前现状是小组新成员比较多，老成员数量也有限。（3）产品出现可靠性问题大多不是单纯机械、电子问题，需要要系统性分析、系统性解决问题，所以也有一定挑战性。
3、改进方案：（1）学习先进企业机电一体化的电子或结构的设计经验、学习集成开发的理念、提升工程师的系统设计能力，开拓工程师的知识范围。（2）在实践中磨练工程师的综合能力，培养系统性解决问题能力，使工程师能站在产品、系统、全局的角度去针对性设计相应细节和解决问题，从而提升产品整体稳定性可靠性竞争力，提升工程师自身竞争力。
4、近期想法：（1）推进机械组学习和吸收EMC结构设计规范（例如华为的《电磁兼容性结构设计规范》），在设计之初引入需求，避免注册时喊一帮人去整改，毕竟EMC不只是电子的事，不少EMC效果是靠机械实现的。（2）逐步推动其他范围如电气布局、布线、安规、环境可靠性（老化、寿命、高低温、振动、耐腐蚀等）等中的机械电子设计的协同性，从而推动产品可靠性设计。
工程结构可靠性 篇5
1.1 在役结构的可靠性评估和维修决策问题
对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策已成为建筑结构学的边缘学科。它不仅涉及结构力学、断裂力学、建筑材料科学、工程地质学等基础理论, 而且与施工技术、检测手段和建筑物的维修使用情况等有密切的关系。
对已有结构可靠度的评估采用的方法属于“实用分析法”, 是在传统经验方法的基础上, 结合现代检测手段和计算技术的一种评估方法。目前, 对已有结构的可靠度分析方法, 是以当时实测的结构材料强度和构件截面尺寸为依据的, 没有考虑腐蚀环境中材料性能的变化。同时, 如何根据已有结构本身材料性能的实测结果, 来推断该结构的抗力随时间的变化而变化的规律, 进而计算该结构继续使用期内的可靠度或评估该结构的使用寿命, 是已有结构可靠度研究的一项重要内容。随着使用年限的增长, 混凝土的老化问题日益突出。对于耐久性不足或老化的结构, 存在一个最佳维修决策的问题。在目前的研究中, 有些内容过于理论化, 与实际工程问题相差较远。另外, 对处于不同环境下建筑物使用寿命的安全性评估问题, 在结构设计的工作寿命期如何通过正常使用和必要的维护保证结构应有的可靠度, 超过正常使用年限后如何安全地继续服役等都应该是可靠度研究的重要方面。
1.2 腐蚀环境下结构可靠度的分析
对于钢筋混凝土结构, 其常见的腐蚀失效模式为:混凝土的碳化作用引起钢筋腐蚀、氯离子侵蚀引起钢筋局部腐蚀、硫酸盐或硫酸溶液对混凝土的腐蚀破坏。对腐蚀环境中混凝土结构的可靠度分析, 目前国内外的研究多数集中在氯离子侵蚀环境中钢筋混凝土结构可靠度的变化, 对硫酸盐腐蚀地下混凝土结构使混凝土体积膨胀, 从而使其瓦解方面的研究还不是很多。在现今的这些研究中, 有的并未考虑结构设计参数对混凝土中钢筋腐蚀起始时间和钢筋锈蚀速度的影响, 有的虽做了考虑, 但并没有考虑二者之间的相关性。
1.3 结构体系可靠度分析方法
目前, 构件及结构点可靠度的计算方法已日趋完善, 随着可靠度理论的进一步深入, 点可靠度的计算已不能满足工程实际的需要。人们最关心的是由众多构件组成的结构或连续体系的可靠度。对于结构体系来说, 体系可靠度由组成该结构的所有元件的极限状态面决定, 结构体系失效区域由所有元件的失效区域并交混合而成, 而此时结构点可靠度的可靠指标已无确切意义。大型结构系统可靠性分析理论预算法的研究主要包括三项内容:识部稳定的相互作用的理论和设计应用上还有待进行深入的研究。由于结构失稳是网壳结构破坏的重要原因, 所以网壳结构的稳定性是一个非常重要的问题, 正确的进行网壳结构, 尤其是单层网壳结构的稳定性分析与设计是保证网壳安全性的关键。
2 工程结构可靠性发展中存在的问题
结构可靠性分析是建立在多数变量都是随机变量的基础上的。因此, 随机变量的统计能否反映实际情况, 将直接影响到可靠性分析结果的精度。近年来, 我国在建筑结构的荷载、材料强度等资料的积累与统计方面做了不少工作。但是随着结构使用功能的变化以及新材料的出现, 相应的随机变量的调查实测和统计分析工作还需要进一步的深入。分析结构体系的可靠性, 首先要寻找结构可能会出现的各种失效模式。一般情况下, 即使是一个非常简单的结构体系, 其失效模式也是非常多, 全部搜寻出来计算量会很大甚至是不可能的。虽然在结构体系可靠性研究方面已做了大量的工作, 但由于问题的复杂性还不能用于工程实际。目前规范均是基于结构构件的可靠性进行设计的。在实际工程中往往是采用构造措施以期得到整体性能良好的结构体系。总之, 结构体系可靠性仍是一个需要深入研究的问题, 这种研究不只是对现有方法的进一步发展, 更重要的可能是要改变研究的角度和采用新的研究方法。
“以概率为基础”的极限状态设计方法的进一步发展是基于概率的“以性能为基础”的设计。“以性能为基础”的设计可概括为:
a.按结构的用途和业主的要求确定性能要求, 即建立目标性能;
b.选用合适的设计方法以满足目标性能;
c.对每项性能进行评定, 以判断设计出的房屋建筑是否满足目标性能。目标性能用风险率表达, 显然, 可靠性分析在评定性能上仍起主要角色。在美国和加拿大设计规范中, 一些以性能为基础的可靠性分析研究工作已经做了。我国在以性能为基础的极限状态设计方面实际上已迈出了坚定的步伐, 今后的发展不是去取消以概率为基础的设计, 回到定值设计, 而是应继续前进, 对结构的性能提出全面、清晰的要求与量化, 并通过设计予以满足。
3 工程结构可靠性需要进一步研究的主要问题
3.1 当前的可靠性分析主要还是针对随机可靠性, 模糊可靠性
和不完善可靠性, 目前还是处于研究阶段, 还无法运用到工程实践中。因此, 需要发展可以运用到工程实践中的模糊可靠性和不完善可靠性计算方法, 从而使可靠性分析更加全面、可信。
3.2 目前能运用到实际工程中的可靠性分析方法范围还十分有
限, 并且由于计算精度和计算规模之间的相互制约, 要想在工程实际中得到准确的可靠性分析结果还是比较困难的。因此, 扩展可靠性分析的范围, 一方面必须发展新的可以适用于工程运用的可靠性分析方法, 一方面要完善现有的可靠性方法, 提高计算精度、减小计算规模。
3.3 随机有限元方法和普通的可靠性方法相比可以直接计算出
结构的可靠性指标, 因此近年来有了很大的发展。但是目前的运用都是针对具体问题发展的特定的软件程序, 还没有通用的商业化软件程序, 这使得解决问题的时间长、花费高, 成功的运用还是比较少见的。因此, 开发通用的商业化软件, 可以扩展随机有限元的运用范围, 是有积极意义的。
4 结论
4.1 对于极限状态方程线性或非线性程度不高的简单结构, 用一次二阶矩方法计算可靠度能满足工程实际需要, 且简单易行。
4.2 对于大型复杂结构, 功能函数一般难以显示表达, 且具有高
次非线性特征, 应用响应面法、Monte-Carlo法具有一定的优势, 尤其是随着计算机应用技术的发展和进步, Monte-Carlo法具有更好的发展前景。
4.3 结构点可靠度不能真正反映结构体系可靠性问题, 与工程
实际情况不甚相符。结构体系可靠度的研究是今后可靠度发展的方向。
摘要：工程结构可靠度是指工程结构在规定的时间和在规定的条件下完成预定功能的能力。可靠度最早应用在军事, 航天的领域有, 随着建筑领域的发展, 对以往的经验设计已不能满足现代化建设, 可靠度的设计便随即进入了工程领域展到。这无疑是结构工程学科的重大进展之一, 从此可靠度的理论得到了较快的发展。
工程结构可靠性 篇6
关键词：结构可靠度理论,水工结构设计,工程管理
结构可靠度是指在规定的时间和条件情况下, 结构完成预定的功能的概率情况。而结构可靠度理论, 自从作为一门基础科学进行研究开始, 已经具有了非常广泛的应用价值。水工建筑物的质量由于其受到设计, 施工, 使用和管理等每个阶段一些不稳定因素的影响的控制, 使得在安全性, 使用性, 耐久性方面表现出相应的不稳定特征。对于这些特征, 一般是需要结构可靠度理论才能进行直接的或间接的合理表述, 这样可以让工程人员和使用者对结构的可靠性有更直观的理解。
一、结构可靠度的由来与简述
以前的水工建筑物多是按照“定值安全系数”进行设计的, 其取用的安全系数根据结构及构件不同而有所不同, 但根据实际效果表明, 这种安全系数取值越大, 结构的安全性可能越高, 不过根据对一些结构破坏的统计资料的分析, 事实并不是取值越高安全性就越高。这也说明了采用安全系数取值表示结构的安全性是一种不恰当的做法。工作中的水工建筑物结构破坏是由许多偶然因素共同作用在一起而造成。结构可靠度理论通过对结构处在极限状态下的分析, 以此作为依据, 把影响结构性能的一些偶然因素作为随机的变量, 同时把结构的失效的概率和其可靠程度的大小用作对结构安全程度的表示, 可以比较恰当的反应出这些随机的因素对结构安全性的影响。所以, 结构可靠度理论在水工结构中的应用要比采用定值安全系数的方法要科学合理的多。当然现今工程领域采用定值安全系数控制结构安全性的方法越来越少了, 这种方法在上个世纪采用的比较多。以下对结构可靠度理论进行一个简述, 以便人们对其在水工建筑物结构安全性方面能有一个更深刻的认识。
首先是要设置一个结构在极限状态下的方程, 这个方程设为:
Xn是指代各种可能影响结构性能的一些随机变量, 依据可靠度的定义, 我们可以知道结构的失效概率是Pf, 可以把其表示为方程:
在这个方程中, F=﹛x〡g (x) <0﹜表示的结构实效的域, f (X) 是X= (X1, X2, ……Xn) 的联合的概率密度的函数。
一般来说, 直接用这方程计算结构的失败率是一个非常复杂的问题, 有时候还得不出需要的解。所以, 人们一般不会采取直接积分的方式求解, 通常是采用选用近似值的方法。首先求出结构的可靠的指标值, 再解出结构的失效率。
二、可靠度理论在水工结构设计中的优势
目前, 对于结构的可靠指标和失效率的计算成果已经有非常之多了, 用这些成果和方法完成了对现代许多重要的水工建筑物和结构设计规范的安全度的测算。其结论已经作为确定水工结构目标的安全性能可靠的一个重要决策依据。
由于在水工设计中有许多的不确定性因素, 早先时期在设计的时候, 因为对科学的安全度缺乏认识, 在一些系数的取值上竟是采取了折中的偏安全的设计量安全取值, 已达到在整体上的结构安全。不过事实往往并不理想, 采用折中处理方法的, 并没有给结构赋予一个明确的安全程度。不过结构可靠度的设计方法却是可以克服这种缺陷, 达到一个人们希望的效果。有时候, 工程设计人员因为使用方便, 对新的混凝土结构设计采用了分项系数的表达设计, 这种设计方法与传统相比是具有本质上的区别的, 因为分项系数的选择是经过了可靠度分析后才确定的, 而传统的设计方法并没有采用结构可靠度理论进行分析。
三、结构可靠度理论在水工管理中的一些应用
1、预测水工结构的性能变化规律
水工结构在使用的过程之中, 结构的缺损, 负荷承载, 环境的变化, 结构的修补的一些原因, 结构使用的性能会因为时间的改变而发生变化。这种情况下就需要根据结构可靠度理论, 通过方程求解, 把结构的实效概率和时间的关系求解出来, 把某个时刻上的实效概率通过各式的方程模式解出来, 以发现水工结构的性能变化规律。这个规律一般是和时间挂钩的, 意将来某个时刻, 其结构的实效概率是多少等。通过这个计算, 预测出水工结构的安全度。
2、确定水运工程的最佳检测方法与维修对策
根据经验, 检测和维修是确保工程能够正常工作的重要的技术手段。水运工程中多是大型工程, 涉及范围广, 工作条件相对于其他类型的工程也要复杂的多, 所以对工程的检测维修的费用往往是非常昂贵的。尽管现在在检测方面实现了自动化, 微机化, 但是, 这些技术依旧有许多地方并不是能够立马发现, 往往还需要人们加强对工程的人工检测。然而这样一来, 就会像没有采用自动化管理之前一样, 带来许多的经济负担, 而且对人力也在一定程度上有些浪费。所以结构可靠度理论在这方面的应用还有很大的应用价值及广阔的空间。其可以对人们的检查工作和维修工作提供一些决策上的改进, 既可以不浪费人力, 又可以减少经济的负担。
3、水工建筑物的质量控制方法
按规定的质量, 对产品的质量进行工程管理的过程就是质量控制。设计达到了要求之后, 就需要对工程的质量进行把关, 这个过程涉及到工程材料性能对工程质量的影响, 以及其他一些因素的影响, 因此要做好质量控制工作, 对这些因素进行分析是必不可少的一个环节。通过结构可靠度理论, 分析材料性能, 结构抗力等参数, 工程造价等之间的关系, 可以实现在生产等一些过程中的最优控制。
结语
随着科学技术的发展, 结构可靠度理论也正在逐步完善, 其应用范围已经覆盖了工程设计的许多领域, 在水利工程中的应用仅是应用领域的一个方面。用可靠度理论指导和控制水利工程各阶段的工作, 相比于传统方法具有不可比拟的科学性和优越性, 但是作为工程人员也不能盲目滥用理论, 而是要做到对其原理的灵活应用, 在实际工作中切实发挥出结构可靠度理论的作用。
参考文献
[1]贡金鑫、赵国藩:《国外结构可靠性理论的应用与发展》, 《土木工程学报》, 2005年。
桥梁结构可靠性研究综述 篇7
1 结构可靠性理论研究历史
长期以来, 人们就广泛采用“可靠性”这一概念来定性评价产品的质量。这种靠人们经验评定其产品可靠、比较可靠还是不可靠, 没有一个量的标准来衡量。1939年, 英国航空委员会出版的《适航性统计学注释》一书中, 首次提出飞机故障率不应超过10-5次3h, 这可以认为是最早的飞机安全性和可靠性定量指标[1];二战后期, 德国的火箭专家R.Lusser首次对产品的可靠性作出了定量表达。他提出用概率乘积法则, 将系统的可靠度看成是各个子系统可靠度的乘积, 从而算得V-Ⅱ型火箭诱导装置的可靠度为75%[2];1942年, 美国麻省理工学院一个研究室开始对真空管的可靠性进行深入的调查研究工作。二战期间, 军用电子设备的大量失效使美国付出了相当惨重的代价。于是引起了美国军方对可靠性问题的高度重视, 同时率先对可靠性问题进行了系统地研究, 并于1952年成立了“电子设备可靠性咨询组”, 简称AGREE (Advisory Groupon Reliability of Electronic Equipment) 。该组织于1957年发表了著名的《电子设备可靠性报告》。报告中提出了一套完整的评估产品可靠性的理论和方法。该报告被公认为是可靠性研究的奠基性文献。1965年, 国际电子技术委员会 (IEC) 设立了可靠性技术委员会TC-56, 协调了各国间可靠性术语和定义、可靠性的数据测定方法、数据表示方法等。20世纪60年代以来, 可靠性的研究已经从电子、航空、宇航、核能等尖端工业部门扩展到电机与电力系统、机械设备、动力、土木建筑、冶金、化工等部门[3]。
从20世纪40年代初期到60年代末期, 是结构可靠性理论发展的主要时期。现在所说的经典结构可靠性理论概念大致就是这一时期出现的。随着结构可靠性理论研究工作的深入, 经典的结构可靠性理论得到了全面的发展。基于概率论的结构设计方法逐渐被工程界所接受。但在这一时期, 结构可靠性理论还未能马上被工程界广泛应用, 其原因如下[5]: (1) 传统的确定性结构设计方法当时在人们头脑中根深蒂固, 认为没必要改变已用的结构设计方法, 而且, 结构的失效很少发生, 即使发生结构失效, 绝大多数是由于人为差错造成的, 并非结构设计方法问题。 (2) 基于概率理论的结构设计方法似乎比传统的确定性结构设计方法麻烦, 涉及到当时比较难处理的统计数学问题。 (3) 当时有用的统计数据极少, 不足以定义重要的荷载、强度的尾部分布。
除上述妨碍结构可靠性理论应用的原因外, 当时结构可靠性理论本身也面临两大难题: (1) 结构可靠性理论所采用的数学模型不足以完全准确地反映应用情况, 即模型误差是未知的。 (2) 即使是对一个简单的结构, 其失效模式可能多到难以计数, 更不用说进行可靠度分析。
2 国内外工程结构可靠性理论研究现状
20世纪70年代至80年代, 是结构可靠性理论完善并被各国规范、标准相继采用时期, 自从康奈尔 (C.A.Cornell) 提出了一次二阶矩法之后, 林德 (N.C.Lind) 根据康奈尔 (C.A.Cornell) 的可靠指标, 推证出一整套荷载和抗力安全系数, 这次研究使可靠度分析与实际可接受的设计方法联系起来。随后, 德国的拉克维茨 (R.Rackwitz) 和菲斯勒 (B.Fiessler) , 对基本变量为非正态分布情况提出了一种等价正态变量求法, 这种方法经过系统改进之后, 作为结构安全度联合委员会 (JCSS) 的文件附录推荐给土模工程界。该方法也被许多国家规范所采纳, 我国的《建筑结构设计统一标准》 (GBJ 68-84) [6]也是以该方法作为可靠性校准的基础[7]。
3 桥梁结构可靠性理论研究现状
桥梁可靠性设计要解决的问题是[8]:在结构承受外荷载和结构抗力的统计特征已知的条件下, 根据规定的目标可靠指标, 选择结构 (构件) 截面几何参数, 使结构在规定的时间内, 在规定的条件下, 保证其可靠度不低于预先给定的值。可靠性的数量描述一般用可靠度。我国对结构可靠度的研究只限于理论方面, 且侧重于可靠度设计方面, 对结构耐久性方面的研究, 特别是对耐久性评估理论的研究还很落后。实际上对现有桥梁结构做出正确的可靠性评估, 准确预测出其剩余寿命, 才能保证结构在寿命延续期内的安全性, 节省大量的维修加固资金。
我国在桥梁设计过程中, 存在着考虑强度多而考虑耐久性少;重视强度极限状态不重视使用极限状态;重视桥梁结构的建造而忽视其检测和维护, 使结构安全性存在不同程度的隐患和缺陷。为了保证桥梁安全运营、延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性, 减少早期桥梁病害, 从而节约后期桥梁的维修费用, 因而对桥梁结构可靠性研究非常必要和迫切[9]。
4 工程结构可靠性理论研究发展趋势
进入20世纪80年代后, 如下几方面是结构可靠度理论研究的热点:
4.1 结构系统的可靠度分析。
对于结构系统可靠度分析的非常复杂的研究课题, 许多学者对此从不同角度进行了研究, 提出了一些概念和方法。同时, 一些学者还研究了系统可靠度界限的问题。总之, 系统可靠度分析研究内容丰富, 难度较大。
4.2 对结构极限状态分析的改进, 除考虑强度
极限状态外, 还应考虑结构的正常使用极限状态、破坏安全极限状态, 以及地震和其他特殊情况下考虑能量耗损极限状态等。
4.3 目标可靠度的量化问题。
虽然校准法已经部分解决了这个问题, 但与实际情况相比, 这方面的问题还远远没有解决。
4.4 人为差错的分析。
许多结构的失效并非由荷载、强度的不确定性造成, 而往往是设计、施工、使用等环节中人为差错造成的, 这方面事例很多, 已成为目前研究热点之一。
4.5 在役结构的可靠性评估与维修决策问题。
对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策正成为建筑结构学的边缘学科, 它不仅涉及结构力学、断裂力学、建筑材料科学、工程地质学等基础理论, 而且, 与施工技术、检验手段、建筑物的维修使用状况等有密切的关系。同时, 经典的结构可靠性理论, 在在役结构的可靠性评估中也必将得到相应的发展。
4.6 模糊随机可靠度的研究[10]。
模糊随机可靠度理论研究是工程结构广义可靠度理论研究的重要内容, 随着模糊数学理论与方法的完善, 模糊随机可靠度理论也必将进一步完善和发展。
结语:桥梁工程问题的解决总是理论与工程经验的结合, 掌握的知识越多, 主观经验越少, 桥梁结构的设计越合理, 这也正是桥梁工程技术研究追求的目标。桥梁结构可靠度理论研究是内容极其丰富且复杂的重大研究课题, 不仅仅在理论上有许多重大问题需要解决, 而且, 将其应用到桥梁结构设计、评估及维修决策之中尚有许多细致的工作要做。
参考文献
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[4]A.M.Freudenthal, Safety of structures, Trans.AS-CE, 1947:112.[4]A.M.Freudenthal, Safety of structures, Trans.AS-CE, 1947:112.
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[8]张建仁, 刘扬.结构可靠度理论及其在桥梁工程中的应用[M].北京:人民交通出版社, 2003.[8]张建仁, 刘扬.结构可靠度理论及其在桥梁工程中的应用[M].北京:人民交通出版社, 2003.
[9]武芳飞, 赵雷.桥梁结构可靠性研究的现状和发展[J].工程结构, 2004, 24 (5) :60-61.[9]武芳飞, 赵雷.桥梁结构可靠性研究的现状和发展[J].工程结构, 2004, 24 (5) :60-61.
改善配网结构提高供电可靠性 篇8
1 发达国家配电网络的发展情况
欧洲及亚洲的发达国家从20世纪开始着手研究与建设全国配电网络的建设。上世纪世纪七、八十年代,科技发达国家的自动化控制及电子信息技术得到日新月异的发展,配网自动化设备如同雨后春笋,种类层数不穷,配网改造与配网规划的研究一日千里。在配网规划部分,配电网络规划可视软件在西方发达国家被普遍推广,并且对规划方案必须进行经济效益的可行性模拟。对配电网络中的设备数据收集和加工是配电网络发展的前提,在使用过程中必须要对设备参数进行检测,并且不断完善和改正。在网架建设方面,欧亚发达国家的用户接入标准细致,企业对整个配网规划和设计理念能否与网用户的接入方案相适应十分在意,每当有新用户进入网络,都会对其经济性和安全性进行详细的评估。配电网络结构清晰、简单,具有规律性是欧亚发达国家的配电网络的特征,也是我国应该学习的方向。
2 配电网络供电可靠性的影响因素
2.1 缺乏对硬件系统的管理
我们从两点来讨论对硬件系统的管理方面的欠缺:
第一是线路故障。线路故障是一种人为破坏与自然破坏造成的不可抗拒的故障。例如:风雨雷电等恶劣天气,或者人为过失拉扯和意外人为事故等现象造成的配电网络线路破损。从而带来电能的输送不畅,造成人民生活不便、给企业生产带来阻碍。第二点是供电设备故障。设备的故障的主要影响是给用户正常供电带来不便,主要是由于对电网设备的缺乏定期的检查维保、缺乏定期的更新换代等原因造成的设备质量与材质方面的问题。
2.2 配电网络软件操控系统的落后
配电网软件操作系统的落后主要体现在:(1)管理人员的技术水平参差不齐,当事故突然发生时,不能在第一时间采取相应的解决措施,而在事故处理时有没有自主能动性,导致事故发生时,现场应急处理时间过长,或者不能进行应急处理,使得配电网络的供电可靠性得不到保障。(2)自动化控制系统落后,事故处理效率很低。故障发生时自动化系统不能及时处理,无法进行远程操控,维修人员必须到现场抢救,延误抢救时间,导致供电可靠性得不到保证。(3)配电网系统模式周期时间太长,不能达到维护与运转的平衡,造成对企业运转的政策盲目,投资失败的概率很高。
3 配网可靠性的规划以及改造措施
现代社会的正常运行是通过稳定的配电网络供电保障的,是供电单位对电网建设改造管理的重要标准。其直接影响了企业单位的生产、人们的日常生活、社会的可持续发展。对配电网络可靠性的提高,加强对电能的自主化操控,是我国现阶段配电网络发展的必经之路。以下从配电网路的中长期规划、配电网路的进化改造两部分介绍配电网络改造的措施。
3.1 环网化、分段化
网架结构较为疏松是我国配电网路现阶段的弊端,各段线路的联系不够紧密,某些地区的需要进行大面积的供电,给供电线路带来很大的压力,这样就使配电线路的可靠性系数降低了。而网状结构的改造可以减缓这种情况带来的不良影响。虽然高效的电能利用率和较高的配网可靠性是格式网的优势,然而实际电网改造过程中,施工需要因地制宜,并不是所有的地方都可以进行格式网改造。因此采取以主干线为基准的环网、分段改造的措施来减轻配电网供电压力是有效的替代方法。这种改造方式不单单适用于配网主干线路改造,同样能够应用于分支线路改造,提高整体的可靠性系数。
3.2 配网的中长期规划
目前我国配电网络中存在的问题主要是主线路间隔过大、配变容量过低、无支撑主干线截面面积不达标等。具体体现在:第一、因为变电站的数量在网架结构中太少,导致局部区域网架结构不稳定,供电能力单薄。第二、10kV线路中,无支撑主干线截面面积不达标的线路比例近似于20%;局部配网主干线长度超标,部分比例达20%左右;由于变电站较少,导致局部电线长度过长,线路过多,电力消耗高,供电性能降低。
4 结语
关于配电网络的可靠性,我们通过对发达国家配电网络的发展情况、配网供电可靠性的影响因素、配网可靠性的规划以及改造措施三个基本板块进行分析,得出了对配网进行中长期规划以及分段化改造、环网化,能够合理利用资源充分提高配网可靠性的结论。也为满足人们生产生活以及社会发展对电力的需求,做出了书面的指导及技术说明。
摘要：覆盖面广、布线距离长、网路节点多等是现阶段配电网路结构的特点,由此引发的使用中配电线路跳闸事故,导致配电网路供电可靠性的不稳定,造成供电企业的损失,与此同时带来居民的正常生产和生活用电的不便利。文章从配网供电可靠率较低的问题着手,提出了改善配网结构的方案,提高了供电可靠性。
关键词：配网结构,供电可靠性
参考文献
[1]常洪亮,曾乐宇浅析通过配网规划和改造提高供电可靠性[J].中国新技术新产品.2013(12).
[2]郭志鹏,董志玲,谈俊,吴钊贤,尚传旭浅谈依靠配网规划建设提高供电可靠性[J].科技创新导报.2013(30)。
[3]吴丽佳改善配网结构提高供电可靠性[J].科技创新导报.201 3(31).
[4]杨国霞重视配网规划建设全面提高供电可靠性[J].内蒙古科技与经济.2012.04.
已有结构可靠性评估问题研究 篇9
在役结构可靠性理论是在20世纪70年代发达国家的建筑维修业迅速发展的背景下产生和发展的。我国在此方面的研究最早始于20世纪80年代。我国的建筑结构可靠性鉴定的研究是从处理建筑物事故开始的,1990年,中国工程建设标准化协会成立了“全国建筑物鉴定与加固技术委员会”,现在国家科委已经把“建筑物鉴定和维修加固”列为国家重大科研项目。美国、欧洲、日本及澳大利亚等国家和地区已经成立了相当多的在役建筑结构可靠性鉴定公司。我国在这方面与国外有相当的差距,但是近年我国内地也有相当的结构可靠性鉴定和加工方面的专业公司相继成立,这使得我国在现役建筑结构可靠性鉴定和加固方面慢慢缩小与国外尤其是发达国家的差距。
2 建筑物可靠性鉴定的程序及方法
在役建筑结构的可靠性鉴定一般遵循如图1所示的框图程序。
2.1 传统经验法
由有经验的专家通过现场观察和简单的计算分析,以原设计规范为依据,根据个人专业知识和工程经验直接对建筑物的可靠性做出评价。该法鉴定程序简单,但由于受检测技术和计算工具的制约,鉴定人员难以获得较准确和完备的数据和资料,也难以对结构的性能和状态做出全面的分析,因此评判过程缺乏系统性,对建筑物可靠性水平的判断带有较大的主观性,鉴定结论往往因人而异,而工程处理方案多数偏于保守,造成浪费。
2.2 实用鉴定法
该方法应用各种检测手段对建筑物及其环境进行周密的调查、检查和测试,应用计算机技术及其他相关技术和方法分析建筑物的性能和状态,全面分析建筑物存在问题的原因,以现行标准规范为基准,按照统一的鉴定程序和标准,从安全性、适用性多方面综合评定建筑物的可靠性水平。与传统经验法相比,该法鉴定程序科学,对建筑物性能和状态的认识较准确和全面,具有合理、统一的评定标准,而且鉴定工作主要由专门的技术机构承担。
2.3 可靠性鉴定法
实用性鉴定法虽然较传统法有较大的突破,评价的结论比传统经验法更接近实际,但是由于在现役建筑结构的效应S、结构抗力R等影响建筑物的诸因素实际上都是随机变量甚至随机过程,采用现有规程进行应力计算、结构分析均属于定值法的范围,
用定值法的定值来估计在役建筑结构的随机过程,采用现有规程进行应力计算、结构分析均属于定值法的范围,用定值法的定值来估计在役建筑结构的随机变量的不确定性的影响,显然不合理。
3 在役建筑结构可靠性理论
3.1 在役建筑结构可靠性理论的发展研究
在役建筑结构可靠性鉴定是在建筑物建成并投入使用后,根据对结构上的作用、结构抗力及其相互关系的实际调查,评估其实际的结构可靠性,使结构持续正常地满足各项预定功能。在役建筑结构可靠性评估即研究建筑结构使用期的结构可靠性。
3.2 结构可靠性理论
结构可靠度的研究始于20世纪30年代,当时主要是围绕飞机失效进行研究。结构动力可靠度的研究以20世纪40年代美国S.O.Rice首次建立在给定时间内交差次数期望的数学表达式为标志。
结构可靠性是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的特性。结构可靠性的测度是结构可靠度。结构可靠度是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。运用概率理论处理结构静力作用时的可靠度可划分为三个水准:水准一:分别在荷载效应S和结构抗力R的基础上考虑概率原则,主要根据经验确定安全系数。这种方法称为半概率法。水准二:将极限状态函数中有关荷载效应S和结构抗力R的基本变量视为随机变量,考虑两者的联合分布,以此建立与结构失效概率有内在联系的安全指标作为衡量结构安全度的尺度。水准三:对各随机变量分别采用随机变量或随机过程的概率模型来描述,对整个结构体系进行精确概率分析,使其具有最大的可靠度。这种方法称为全概率法。
3.3 在役建筑结构可靠性理论
在役建筑结构可靠性是指在役建筑结构在正常使用条件下和预定的使用期限内满足建筑结构规定的功能要求。在役建筑结构可靠性的评价是由在役建筑结构的可靠度来衡量的。在役建筑结构的可靠度是指在役建筑结构在正常使用条件下和预定的使用期限内完成的规定概率。一个建筑物从施工建造到投入使用,再到使用若干年后,性能逐渐退化,进入年期,经历了一个类似人的生命历程,那就是幼年期、中年期和老年期。在施工建造期(幼年期),失效的风险率大;到使用期(中年期或壮年期),失效风险率降低;到老化期(老年期),失效风险率又逐渐提高,如果经过维修加固等措施,失效风险率又会有所下降。结构失效概率与时间过程的关系见图2,因其形似浴盆,称之为“浴盆曲线”。
对在役建筑结构进行可靠性评估,就是根据结构当前的状况,如混凝土强度、钢筋锈蚀情况,来推断结构的剩余承载力或剩余使用寿命,以决定结构能否继续使用或是否需要维护、加固。在役建筑结构可靠性评估研究的主要内容是如何将整体结构划分为不同层次的子结构,以及如何将从最低层次的子结构获得的信息,合理、准确地反映到最高层次的整体结构,以供决策使用。
上面论述的是在役建筑结构可靠性评估的常规方法,在应用常规的评估方法评估时存在困难或分析结果不可信时,可进行结构荷载检验。美国早在20世纪初就在这方面做过一些研究,1967年美国混凝土学会AC1437分委员会在其“已有结构的强度评估”报告中,包括了结构荷载检验的内容,之后,美国混凝土学会把荷载检验的内容纳入1971年以后的美国混凝土规范。在进行了长达8年的研究之后,美国实验与材料协会(ASTM)1975年发表了“建筑结构荷载检验指南”。英国在20世纪70年代末也对结构荷载检验问题做过广泛的讨论。
4 在役建筑结构可靠性评估准则
1)在役建筑结构的抗力问题。
在役建筑结构的结构抗力效应比拟建建筑结构有所下降,这是其抗力效应与拟建建筑结构的最大区别。结构的抗力随时间的变化是一个不可逆过程,在有些情况下结构抗力会随时间而增长。但大多数情况下,由于外界环境的作用,结构抗力在降低。
2)在役建筑结构的荷载问题。
对于在役建筑结构而言,荷载的概率模型应根据已有信息的变化而转换成更适应实际的形式。一些原先设计时按随机变量考虑的永久荷载可按确定性的永久荷载来考虑;而一些原设计时不按永久荷载来考虑的荷载可按永久荷载,甚至是确定性的永久荷载来考虑。如设备、仪器、管道的自重,设计时缺乏它们的具体信息及未来多长时间里更换、改造等,一般在设计时按可变荷载考虑;而对于在役建筑物而言,如果已知荷载信息及根据当前信息可对未来情况加以预测和控制,则可在未来不长的目标期(T′)内直接按确定性的永久荷载处理。
5 结语
从研究建筑业的发展入手,突出了进行在役建筑结构可靠性评估技术研究的必要性。简明扼要地介绍了进行在役建筑结构可靠性评估的发展和意义及在役建筑结构加固的目的、要求与方法。
摘要：论述了在役建筑可靠性评估的发展状况,列举了在役建筑结构的可靠性鉴定的一般程序,阐述了三种划分建筑物的鉴定方法,对结构可靠性研究的现状进行了概述,列举出了在役结构可靠性评估的理论和研究方法。
关键词：结构可靠性,在役结构,评估方法,评估理论,失效模式
参考文献
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