可靠度大作业..docVIP

工程结构可靠度分析 学 院： 姓 名： 学 号： 指导教师：  目录 一、 工程概况 1 二、 计算依据和参考 3 三、 分析模型和参数 4 3.1 计算模型 4 3.2 计算模型参数 5 四、 可靠指标计算 12 4.1 Monte Carlo方法简介 12 4.2 响应面方法简介 12 4.3 可靠指标的计算 13 附录：ANSYS APDL命令流 25 图-1 主梁标准断面（单位：m） 图-2-a 索塔空心断面（单位：cm） 图-2-b 索塔实心断面（单位：cm） 题目编号2： 工况：断索位置，仅一侧（9#拉索）； 计算内容（可靠指标）：拉索抗拉能力（8#、10#），索塔抗弯、抗裂性。 计算依据和参考 1、《公路工程技术标准》 JTG B01-2003 2、《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-2004 3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG D62-2004 4、《公路工程结构可靠度设计统一标准》 GB/T 50283-1999 三、分析模型和参数 3.1 计算模型 主梁、索塔、桥墩建模时可考虑尽量采用标准节段，主梁横隔板按节点荷载计入。拉索锚固点塔端以钢锚梁上锚固坐标为准，锚点与建模节点间通过刚臂连接。索塔内钢锚梁不必建模，按节点荷载计入。主梁预应力必须模拟，尽量按直线段处理。主梁按全预应力结构设计，墩塔按钢筋混凝土结构设计，塔梁墩抗裂性要求按规范D62进行。挂篮作用在主梁最前端，重600kN。为缩短计算时间，可以按10个节段悬臂施工完毕后的索力按结构一次形成的方式施加到主梁及索塔上，然后进行后续分析。 主梁、索塔及桥墩采用beam188建模，钢横梁采用beam4建模，斜拉索采用link10建模。根据设计图纸采用通用计算软件ANSYS 14.5建立结构有限元模型，模型如图3-1所示。 图-1 ANSYS 14.5 结构模型图 1 施工索力 T1 2707kN 0.05 正态 2 施工索力 T2 2352kN 0.05 正态 3 施工索力 T3 2506kN 0.05 正态 4 施工索力 T4 2715kN 0.05 正态 5 施工索力 T5 2898kN 0.05 正态 6 施工索力 T6 3011kN 0.05 正态 7 施工索力 T7 3284kN 0.05 正态 8 施工索力 T8 3434kN 0.05 正态 9 施工索力 T9 3588kN 0.05 正态 10 施工索力 T10 3694kN 0.05 正态 11 混凝土弹性模量E 3.5E7 kPa 0.1 正态 12 混凝土密度 26.0kN/m3 0.1 对数正态 标准差与均值及变异系数之间的关系为：，正态分布又称为高斯分布，各参数的统计特征如图3-2所示。 图-2-1 F1统计特征 图-2-2 F2统计特征 图-2-3 F3统计特征 图-2-4 F4统计特征 图-2-5 F5统计特征 图-2-6 F6统计特征 图-2-7 F7统计特征 图-2-8 F8统计特征 图-2-9 F9统计特征 图-2-10 F10统计特征 图-2-11 YOUNG统计特征 图-2-12 DENSITY统计特征 可靠指标计算 4.1 Monte Carlo方法简介 Monte Carlo法又名随机模拟法或统计试验法，将随机变量代入功能函数，得出一个函数值。若，则在计算机程序中计入一次失效的实现；若 ，则不计入。这样就完成了一次计算，再产生下一个随机数，重复上面的计算，直至完成预定的实验次数为止。此时，失效概率为 Monte Carlo法可选择直接抽样法、拉丁超立方抽样（LHS）和用户抽样处理，本例中采用拉丁超立方抽样（LHS）。其特点如下： ①比直接抽样法更先进、更有效。 ②对抽样过程有“记忆”功能，可避免直接抽样法数据点集中而导致的仿真循环重复问题。 ③强制抽样过程中抽样点必须离散分布于整个抽样空间。 ④LHS抽样法比直接抽样法要少20%~40%的仿真循环资料。 ⑤需要指定仿真循环次数、重复次数、样本分布位置、循环终止准则（均值和标准方差精度等）和随机输入参数样本种子值。 4.2 响应面方法简介 其基本思想就是选用一个适当的具有明确表