文献综述桥梁结构可靠与安全评估
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
华南理工大学的余晓琳[8]于2010年采用支持向量机方法来逼近结构功能 函数，并应用于黄埔大桥的可靠度分析，对比线性分析与非线性分析结 果。RSM等采用的是经验风险最小化准则（ERM）,而支持向量机在数据训 练中采用的是结构风险最小化（SRM）准则，并有多种核函数。
4 体系可靠度－失效模式寻找
失效模式识别的核心[1]：1如何实现结构失效状态的转移；2如何 快速生成结构系统失效树的主干和主枝。
天津大学的朱劲松[7]于2007年针对即有斜拉桥的可靠度评估问题，提出 了基于RBF网络与MC结构的可靠度评估方法，并对招宝山大桥进行了考虑 几何非线性及不同活载位置时的构件水平可靠度分析。 方法是：1确定随机变量及分布；2建立RBF网络；3确定可靠域；4对RBF 网络学习，并确保高精度；5对网络抽样，并进行MC计算。
3、大跨度斜拉桥可靠度研究
3.1 国外研究现状
1992年Michel Bruneau[1]分析了一座中等跨径的斜拉桥模型的体系可靠 度，没有考虑几何非线性，按14种可能的塑性破坏模式，用FORM法计算 可靠指标。
1993年Florian A[2]采用抽样法曲线拟合对一座中等跨径斜拉桥进行了施 工及运营可靠度分析。
1997年Cho[3]采用改进的确FORM和MC法对结构承载能力极限状态可靠度进 行了分析。
3.2 国内研究现状
同济大学的陈铁冰[1]于2000年首次运用RSM进行了考虑几何非线性效应的 斜拉桥可行度分析，得出考虑几何非线性效应影响时斜拉桥的可靠指标 较线性效应低。因此，在结构可靠度设计时有必要考虑几何非线性影响。
5 失效概率计算：支持向量机
1995年，支持向量机方法由Vapnik V N[1]在the nature of statistical
learning theory一文中提出，他认为该方法比神经网络更优秀。该方法
能根据有限的样本信息在模型的复杂性和学习力之间寻求最佳值，以获
得最好的泛化能力。
对偶问题、拉格朗日乘子、线性不敏感损失
同济大学的程进[3]于2003年提出混合分析法,该方法用RSM拟合功能函数， FEM进行确定性分析，FORM进行验算点寻找，MC计算可靠度。并应用该方 法分析了南京长江二桥（主跨628m的斜拉桥）的静力可靠度，得了在该 桥的可靠度分析中几何非线性中的斜拉索垂度效应不可忽略，而梁柱效 应和大位移效应影响较小的结论。
长沙理工大学的张建仁[2]于2001年将GAS和ANN结合并引入斜拉桥可靠度 分析领域，克服了二次序列RSM法在精度方面的不足。并对法国Brotonne 桥和岳阳洞庭湖大桥进行了可靠度分析，分析结果认为混凝土的轴压强 度对抗力及可靠指标影响较大，随着斜拉桥的跨度进一步增大，应考虑 风振动力失效可能。分析方法：1用遗传算法寻找设计点；2用BP网络重 构功能函数；3用MC抽样计算失效概率；4判断精度并循环？
寻找方法：1Thoft-christensen 率先提出 约界法；2董聪在此 基础上提出修正 约界法和全局约界法；3Murotsu提出联合约界
法；4冯元生和董聪提出荷载增量最小准则
郭彤[2]提出悬索桥失效模式判定方法：斜拉索应力超限、主梁应 力超限、主梁竖向位移超限、桥塔位移超限
蒋友宝[3]结合降维分解和梯形积分技术了体系可靠度，该方法有 较高的精度的效率，但会随着随机变量的增加而降低。
系数、核函数、偏导？
浙江大学的俞亭超[2]于2004年提出改进的支持向量机，并应用于城市供 水Байду номын сангаас网系统。
浙江大学的金伟良[3]于2007年提出改进SVM的RSM方法。他对比了二次序 列RSM、ANN、SVM以及改进ANN、改进SVM方法诈结果与精度，得出了改进 SVM能够充分利用每次有限元计算成果，大幅减少有限元计算次数，并有 较好的计算精度和效率。最后对对一门式框架进行了实例分析
长沙理工大学的刘扬[4]于2004年采用虚拟中间变量法对混凝土斜拉桥的 时变可靠度进行了计算。分析了同一构件在不同施工阶段的可靠指标变 化情况，以及同一施工阶段不同构件可靠指标水平。 虚拟中间变量法是SVM的一种？采用的是支持向量机的一种核函数。 06、07年进行施工阶段体系[5]及斜拉索[6]的可靠度分析。
2 可靠度的引入
国外对可靠度的研究：
加拿大于1975年和1979年颁布基于可靠度理论的房屋建筑和公路 桥梁结构设计规范；
德国于1977年引入安全度； 美国于1980年提出“基于概率的荷载准则”； 英国于1982年在BS5400桥梁规范中引入可靠度。
国内在规范制定方面：
工程结构可靠性设计统一标准GB50153-1992 工程结构可靠性设计统一标准GB50153-2008 公路工程结构可靠度设计统一标准GBT 50283-1999
长沙理工大学的蒋友宝[4]于2008年将支持向量机技术应用到可靠度分析 中，讨论了核函数选问题，认为多项式核函数适合应于可靠度分析中。
目录
1. 研究背景 2. 可靠度的引入 3. 大跨度斜拉桥可靠度 4. 体系可靠度 5. 支持向量机 6. 安全评估 7. 展望
1 研究背景
近年来，随着大跨度桥梁设计的轻柔化以及结构形式与功能的复杂化， 结构的安全度引起了人们的高度重视。桥梁结构的安全评估技术应运 而生。
目前主要采用FEM等确定性分析方法对大跨度桥梁的安全性进行计算 和分析，然而实际工程存在诸多不确定性因素，这些因素含有随机性、 模糊性和知识不完备性。因此，有必要进行基于概率水平的可靠度分 析。
实际桥梁结构都是由各个构件组成，构件的安全水平不能完全反映整 体的安全水平。然而，目前可靠度的分析方法、对象和结果都是基于 构件层次的，因此，有必要进行大跨度桥梁的体系可靠度研究。
体系可靠度研究取得了一定的成果，随着桥梁跨度的增大以及结构冗 余度的增加，特别是缆索承重结构的进一步推广，结构的失效模式产 生较大的分枝，极限状态曲面的高维和非线性将更加突出。因此,如 何准确快速地寻找大跨度桥梁结构的失效模式和如何将结构隐式功能 函数显示地表达出来，仍需要大量的工作。
4 体系可靠度－失效模式寻找
失效模式识别的核心[1]：1如何实现结构失效状态的转移；2如何 快速生成结构系统失效树的主干和主枝。
天津大学的朱劲松[7]于2007年针对即有斜拉桥的可靠度评估问题，提出 了基于RBF网络与MC结构的可靠度评估方法，并对招宝山大桥进行了考虑 几何非线性及不同活载位置时的构件水平可靠度分析。 方法是：1确定随机变量及分布；2建立RBF网络；3确定可靠域；4对RBF 网络学习，并确保高精度；5对网络抽样，并进行MC计算。
3、大跨度斜拉桥可靠度研究
3.1 国外研究现状
1992年Michel Bruneau[1]分析了一座中等跨径的斜拉桥模型的体系可靠 度，没有考虑几何非线性，按14种可能的塑性破坏模式，用FORM法计算 可靠指标。
1993年Florian A[2]采用抽样法曲线拟合对一座中等跨径斜拉桥进行了施 工及运营可靠度分析。
1997年Cho[3]采用改进的确FORM和MC法对结构承载能力极限状态可靠度进 行了分析。
3.2 国内研究现状
同济大学的陈铁冰[1]于2000年首次运用RSM进行了考虑几何非线性效应的 斜拉桥可行度分析，得出考虑几何非线性效应影响时斜拉桥的可靠指标 较线性效应低。因此，在结构可靠度设计时有必要考虑几何非线性影响。
5 失效概率计算：支持向量机
1995年，支持向量机方法由Vapnik V N[1]在the nature of statistical
learning theory一文中提出，他认为该方法比神经网络更优秀。该方法
能根据有限的样本信息在模型的复杂性和学习力之间寻求最佳值，以获
得最好的泛化能力。
对偶问题、拉格朗日乘子、线性不敏感损失
同济大学的程进[3]于2003年提出混合分析法,该方法用RSM拟合功能函数， FEM进行确定性分析，FORM进行验算点寻找，MC计算可靠度。并应用该方 法分析了南京长江二桥（主跨628m的斜拉桥）的静力可靠度，得了在该 桥的可靠度分析中几何非线性中的斜拉索垂度效应不可忽略，而梁柱效 应和大位移效应影响较小的结论。
长沙理工大学的张建仁[2]于2001年将GAS和ANN结合并引入斜拉桥可靠度 分析领域，克服了二次序列RSM法在精度方面的不足。并对法国Brotonne 桥和岳阳洞庭湖大桥进行了可靠度分析，分析结果认为混凝土的轴压强 度对抗力及可靠指标影响较大，随着斜拉桥的跨度进一步增大，应考虑 风振动力失效可能。分析方法：1用遗传算法寻找设计点；2用BP网络重 构功能函数；3用MC抽样计算失效概率；4判断精度并循环？
寻找方法：1Thoft-christensen 率先提出 约界法；2董聪在此 基础上提出修正 约界法和全局约界法；3Murotsu提出联合约界
法；4冯元生和董聪提出荷载增量最小准则
郭彤[2]提出悬索桥失效模式判定方法：斜拉索应力超限、主梁应 力超限、主梁竖向位移超限、桥塔位移超限
蒋友宝[3]结合降维分解和梯形积分技术了体系可靠度，该方法有 较高的精度的效率，但会随着随机变量的增加而降低。
系数、核函数、偏导？
浙江大学的俞亭超[2]于2004年提出改进的支持向量机，并应用于城市供 水Байду номын сангаас网系统。
浙江大学的金伟良[3]于2007年提出改进SVM的RSM方法。他对比了二次序 列RSM、ANN、SVM以及改进ANN、改进SVM方法诈结果与精度，得出了改进 SVM能够充分利用每次有限元计算成果，大幅减少有限元计算次数，并有 较好的计算精度和效率。最后对对一门式框架进行了实例分析
长沙理工大学的刘扬[4]于2004年采用虚拟中间变量法对混凝土斜拉桥的 时变可靠度进行了计算。分析了同一构件在不同施工阶段的可靠指标变 化情况，以及同一施工阶段不同构件可靠指标水平。 虚拟中间变量法是SVM的一种？采用的是支持向量机的一种核函数。 06、07年进行施工阶段体系[5]及斜拉索[6]的可靠度分析。
2 可靠度的引入
国外对可靠度的研究：
加拿大于1975年和1979年颁布基于可靠度理论的房屋建筑和公路 桥梁结构设计规范；
德国于1977年引入安全度； 美国于1980年提出“基于概率的荷载准则”； 英国于1982年在BS5400桥梁规范中引入可靠度。
国内在规范制定方面：
工程结构可靠性设计统一标准GB50153-1992 工程结构可靠性设计统一标准GB50153-2008 公路工程结构可靠度设计统一标准GBT 50283-1999
长沙理工大学的蒋友宝[4]于2008年将支持向量机技术应用到可靠度分析 中，讨论了核函数选问题，认为多项式核函数适合应于可靠度分析中。
目录
1. 研究背景 2. 可靠度的引入 3. 大跨度斜拉桥可靠度 4. 体系可靠度 5. 支持向量机 6. 安全评估 7. 展望
1 研究背景
近年来，随着大跨度桥梁设计的轻柔化以及结构形式与功能的复杂化， 结构的安全度引起了人们的高度重视。桥梁结构的安全评估技术应运 而生。
目前主要采用FEM等确定性分析方法对大跨度桥梁的安全性进行计算 和分析，然而实际工程存在诸多不确定性因素，这些因素含有随机性、 模糊性和知识不完备性。因此，有必要进行基于概率水平的可靠度分 析。
实际桥梁结构都是由各个构件组成，构件的安全水平不能完全反映整 体的安全水平。然而，目前可靠度的分析方法、对象和结果都是基于 构件层次的，因此，有必要进行大跨度桥梁的体系可靠度研究。
体系可靠度研究取得了一定的成果，随着桥梁跨度的增大以及结构冗 余度的增加，特别是缆索承重结构的进一步推广，结构的失效模式产 生较大的分枝，极限状态曲面的高维和非线性将更加突出。因此,如 何准确快速地寻找大跨度桥梁结构的失效模式和如何将结构隐式功能 函数显示地表达出来，仍需要大量的工作。