工程结构可靠性设计第六讲

结构可靠性设计

---第六讲1现状：结构是一个复杂的体系，体系抗力的统计分析是正在研究的问题，目前在设计中可供普遍应用的只是结构构件的可靠性分析。必要性：采用一次二阶矩方法分析结构构件截面的可靠度时，必须知道结构构件截面的荷载效应S和相应的抗力R的概率分布及其统计参数，它们的正确与否直接影响着可靠度分析的正确与否和精度。第8章结构抗力的统计分析2结构构件抗力R是指结构构件截面抵抗荷载效应的能力。广义地说，结构抗力应当包括结构构件承受外加作用的各种能力。---第8章结构抗力的统计分析3轴向力、剪力、弯矩、扭矩等挠度、侧移、转角混凝土裂缝出现和开展受拉、受压、受剪、受弯、受扭承载力刚度抗裂度结构抗力。主要由材料性能、截面几何参数、计算模式确定。第8章结构抗力的统计分析4直接统计各种结构构件的抗力以确定其统计参数和概率分布很困难，---8.1影响结构抗力的不定性5现在的做法：分别找到影响结构构件抗力的各主要因素，分别对它们进行统计分析，确定其统计参数，然后通过构件抗力与各因素之间的函数关系，运用概率论的方法，求出抗力的统计参数和概率分布类型。8.1影响结构抗力的不定性6实际上：在求结构构件抗力统计参数时，并不求出抗力的分布类型，而是运用概率论中的近似公式，在运算过程中绕过了求关于自变量的随机变量的联合密度函数和多重积分。仅仅应用简单的求偏导数及代数运算来直接得到近似的统计参数。8.1影响结构抗力的不定性7在求结构构件抗力统计参数时，常常采用概率论中的以下近似公式：8.1影响结构抗力的不定性88.1影响结构抗力的不定性98.1影响结构抗力的不定性108.1影响结构抗力的不定性对结构构件抗力的不定性起影响的主要因素有三方面：一、结构构件材料性能的不定性；二、结构构件几何参数的不定性；三、结构构件计算模式的不定性。一般认为它们是相互独立的随机变量。118.2结构构件材料性能的不定性材料性能是指结构构件的各种物理力学性能，如强度、弹模、泊桑比、收缩、膨胀等等。由于材料本身的品质差异，导致了材料的不定性。128.2结构构件材料性能的不定性需考虑实际结构中的材料性能与标准试件材料性能的差别，实际工作条件与标准试验条件的差别。138.2结构构件材料性能的不定性148.2结构构件材料性能的不定性158.2结构构件材料性能的不定性16多年来，我国组织力量对各种结构的材料性能，作了大量的调查统计工作，取得了大量的数据。我国在取得材料性能的统计参数工作上所作的巨大努力和统计各类作用一样，是一件十分重要的基础工作，意义很大。---8.2结构构件材料性能的不定性17【例8-1】8.2结构构件材料性能的不定性188.3结构构件几何参数的不定性结构构件几何参数，一般是指构件的截面几何特征，如高度、宽度、面积、面积矩等等混凝土的保护层厚度、箍筋间距等，还包括构件的长度、跨度、偏心距等，当然也包括有这些几何参数构成的函数。---19结构构件几何参数的不定性，主要是指制作尺寸偏差和安装误差等引起的结构构件几何参数的变异性。反映了制作和安装后的实际结构构件与所设计的标准结构构件之间几何上的差异。8.3结构构件几何参数的不定性208.3茎结构构告件几何参凑数的不定洽性21几何参庭数的标饶准值aK一般可偶采用设激计图纸票中的设论计值。结构构气件几何岛参数值A和Va应以正常跟生产情况其下的实测淹数据为基替础，经统淹计分析而垂获得。8.3景结构构霉件几何参稼数的不定毙性22结构构件肢的绝对几改何尺寸叶越大，其变抗异所占且比例就热越小，所即变异性越玻小。例如截乓面很大的黎钢筋混凝倍土梁、柱鱼的变异性含要小于尺崇寸很小的眼预制薄板及和钢结构采的变异性荒。所以结粱构构件截岂面几何特帽征的变异参对结构构尖件的可靠哲度影响较尖大，一般眨不可忽视羡；而结构构笔件的长度启、跨度等领变异的影立响则相对免较小，有误时可按确句定量来考仰虑。8.3咏结缝构构件女几何参文数的不绑定性23【例8煮-2】8.3址结每构构件锡几何参船数的不筑定性248.4牢结构构呆件计算模枣式的不定暮性结构构财件计算硬模式的紫不定性下，主要伏是指抗粉力计算那中采用童的某些化基本假脊定的近柴似性和亦计算公抹式的不造精确性蝴等引起裁的对结塘构构件边抗力估爱计的不巴定性，吗有时被庆称为计使算“模型误点差”。-涉--25结构构永件计算迎模式的匠不定性协可以用冬随机变碧量KP表示：8.4修结构构圆件计算模切式的不定丝式性26我国对各禽种结构构吉件的承载译能力、变利形、裂缝族性能等进屯行了大量友研究，取虹得了一大蜓批数据。例如钢挤筋混凝龙土构件毁在全国蚂各高校霜、科研寻单位进睛行了各词类构件律的各种小试验，削取得5虽000冬多个构莲件的各召种数据昂，砌体厦和钢结舰构也各叠做了几奋百个试态件。8.4膏结构构牛件计算模卫式的不定仆性278.4完结构构胳件计算模旺式的不定脸性【例8绩-3】28由于结该构构件科抗力是这多个随液机变量罢的函数砖，如果微已知各清随机变絮量的概微率分布海，理论洪上说可碰以通过狭多维积室分求得杜抗力的风概率分熟布，但执是实际浓上会在智数学上左遇到很齿大困难嫁。在实际供工程中坟，常常增根据概桌率论原具理，例矮如中心闸极限定口理，来浸假定抗燥力的概煮率分布拼函数。8.5.扫2结饿构构件抗碌力的分布麻类型29如果Xi(i=瓜1,2既,…)驱是相互峡独立的丛随机变搬量序列达，其中份任何一路个都不曾占优势巷，那么隶无论随扁机变量阴Xi服从怎拒样的分芳布，它搭们的和才当n很恋大时，蛋就服从铲正态分唇布；当随机茎变量之层积为Y孙=X1X2﹊Xn，则Ln畏Y=L烫nX1+Ln琴X2++L捆nXn,当n充左分大时猪，Ln广Y近似依服从正哈态分布套，故Y处近似服宝从对数丛正态分昏布。8.5.亦2结拖构构件抗触力的分布扯类型30实际上坟，因结码构构件见抗力一攻般由好冶几个随唤机变量叔经四则庆运算而慕得，所节以其概欧率分布常应是偏坊态的。赏但由于结构察构件抗力弃的近似模职式多是Y=X1X2﹊Xn或Y=朋X1X2X3+X4X5X6+的函数勉形式，晒所以在耍实用上昌，无论诵Xi（i=1农,2,）服从什尼么分布，途均可假定绞抗力近似威服从对数显正态分布抱。8