基于结构可靠度的PBSD抗震设防标准研究

为实现抗震性能设计（performance—based seismic design，PBSD）的多级水准多目标设防，首先，依据结构可靠指标与验算点对应关系，推导出了基本变量的超越概率与目标可靠度、极限状态灵敏度系数的关系，完善了“等超概率原则”；其次，应用地震危险性分析、抗震目标可靠指标和“等超概率原则”，提出应用“多级设计可靠度”实现PBSD对不同重要性建筑、不同设计基准期的多级水准设防；最后，结合我国现行抗震设计规范，给出了基于结构可靠度的PBSD抗震设防标准实用表格和公式。     

基于FORM的斜拉桥抗震可靠度分析

本文将静力可靠度分析的一次可靠度计算方法(FORM)推广到斜拉桥结构抗震可靠度分析,研究了某独塔斜拉桥的首次超越概率问题。根据FORM分析步骤首先将地震激励离散成一系列随机变量,然后在这些离散时间点由FORM分析求出设计验算点的激励,得到了不同离散时间点上的交叉速率,通过将不同时刻的交差速率积分获得首次超越概率的上界。计算结果表明,基于FORM的斜拉桥抗震可靠度方法计算首次超越问题是可行且有效的,在强震作用下该独塔斜拉桥结构具有较高的安全度。     

基于可靠度和性能的结构整体地震易损性分析

地震风险分析包括地震危险性分析、地震易损性分析和地震灾害损失评估3个方面，其中，地震易损性分析可以预测结构在不同等级地震作用下发生各级破坏的概率，因此对结构的抗震设计、加固和维修决策具有重要的应用价值。传统的结构地震易损性分析主要采用经验方法或蒙特卡洛模拟法绘制地震易损性曲线。首先介绍地震风险分析的基本原理，然后提出结构整体地震易损性的概念，针对传统方法存在的问题，将结构的可靠度方法与基于性能的抗震设计理论结合起来，提出了基于可靠度和性能的结构整体地震易损性分析方法，并采用有限元可靠度方法进行了结构地震易损性的计算。以结构的最大层间相对变形作为整体性能指标，对某5层2跨钢框架结构进行了地震易损性分析，绘制了其在不同地震作用下对应不同性能水准要求的地震易损性曲线。     

高层建筑的顺风向风振响应分析及舒适度研究

根据性能设计的要求,高层建筑的抗风设计需要考虑人员舒适性要求。本文提出了用于结构顺风向风振响应分析的广义脉冲响应函数法,用来计算随机激励和结构响应之间的传递函数,这样就可以计算高层建筑结构在风荷载作用下的动力响应特性,并用动力可靠度计算结构在脉动风荷载作用下的舒适度失效概率。     

基于国民经济和生活水平的结构目标可靠度

从性能设计的角度来看,结构目标可靠度应该与国家和社会承担风险的能力大小相适应.采用国民经济水平和生活质量指数作为衡量社会承担风险能力的大小,通过算例计算出中国不同时期与国力相符的结构目标可靠度水平.由于我国经济发展不平衡,通过算例计算了中国有代表性的4个省在2004年与其经济实力相符的相应的结构目标可靠度水平.所提方法能够得出不同经济条件下的合理的可靠度水平,为可靠度规范修订提供了新的思路.     

震后火作用下钢筋混凝土框架基于火灾荷载密度的易损性分析

针对钢筋混凝土框架的地震易损性分析已经较为成熟,但其震后火次生灾害作用下的易损性分析还尚未深入。采用ABAQUS软件分别建立3层和9层的钢筋混凝土框架有限元模型,选取火灾荷载密度(fire load density, FLD)作为火灾强度指标,对历经地震后损伤的混凝土框架结构进行火灾易损性分析。结果表明：随着地震动强度和火灾荷载密度的增大,钢筋混凝土框架的失效概率呈非线性增长;在相同火灾荷载密度下,历经多遇、设防、罕遇地震损伤后,9层钢筋混凝土框架发生不同程度破坏的超越概率高于3层钢筋混凝土框架;相对于顶层和中层受火,混凝土框架底层受火时发生不同破坏的超越概率相对较大,发生火灾的楼层越高,结构发生不同破坏的超越概率相对越小,可为钢筋混凝土框架的性能化抗火设计与评估提供研究参考。     

厚软场地的地震动特征及设计反应谱研究

根据场地土层静、动力性能参数的原位测试和动三轴试验结果,进行厚软场地土层地震反应分析,研究厚软场地的地震动效应及地震动特性,并结合工程实例讨论了对应不同地震设防水平(50年超越概率63%、10%和3%)厚软场地的设计反应谱,分析了现行规范设计反应谱应用的局限性,成果对相关工程也有借鉴作用。     

含TLCD超高层建筑风振舒适度及其生命周期费用分析

超高层建筑高、柔,风振影响显著,工程中常需配置调频液柱阻尼器(TLCD)以减小振动、提高人居舒适度。针对在强风作用下TLCD可能存在液体运动撞击容器顶部或液面低于水平段等失效问题,进行了TLCD的抗风可靠度研究,并对超高层建筑结构-TLCD体系的生命周期费用进行了分析。采用虚拟激励法计算结构-TLCD体系在脉动风荷载下的随机风振响应;基于随机振动的首次超越破坏准则,研究结构-TLCD体系在不同风速风载下的动力可靠度;分析结构-TLCD体系的风振舒适度生命周期费用;依据生命周期费用最小原则进行投资决策,是基于性能的抗风设计的具体应用。利用该方法对某超高层建筑结构的TLCD安装与否进行了投资决策,说明了本方法的适用性。     

随机地震作用下BRB加固既有结构的可靠度分析∗

随着服役年限的增加,既有结构会出现材料力学性能经时退化。为精细化分析随机地震作用下既有结构及其加固后的安全性,利用非平稳地震动过程的降维模拟,并结合基于概率密度演化理论和等价极值分布的首次超越破坏可靠度分析方法,以层间位移角为评价指标,制定了3 种在不同位置布设人字形BRB 的加固方案。根据随机地震作用下BRB 加固既有结构的动力可靠度来确定3 种方案中的较优者。同时,依次用V 字形和斜支撑替换较优方案中的人字形支撑,并对比分析它们的动力可靠度,以寻找最优随机非线性振动控制的BRB 布设位置和支撑形式,为维修加固及抗震设计提供更为合理的途径。结果表明：本文方法为既有结构及其加固结构的抗震可靠度精细化计算提供了新途径,BRB 的不同布设位置及支撑形式能在一定程度上提高既有结构的动力可靠性。     

悬索桥主缆索寿命期内可靠度指标确定方法∗

以某工程为背景,应用Midas civil并基于主缆面积、弹性模量和极限强度的时变模型对主缆进行腐蚀模拟,其后,在车辆疲劳荷载作用下得到疲劳应力幅,并对Manson-Coffin公式进行修正得到主缆在寿命期内的S-N曲线,由此估算出主缆关键位置在寿命期内的疲劳寿命,利用Matlab编制主缆关键位置在寿命期内的失效概率和可靠度指标计算程序。研究表明:除锚固和索塔位置外,主缆其它位置应力均呈对称分布;在寿命期为100年时,索塔位置疲劳应力幅变化量最大,锚固位置疲劳寿命最低且可靠度指标退化最快;主缆可靠度指标与使用年限、当地环境、主缆长度以及基准长度存在一定关系,最终给出了悬索桥主缆索在腐蚀条件下的可靠度指标计算公式。     

基于可中断负荷的经济调度方法

针对电力系统时常发生输电断面阻塞的问题,深入分析了多个地区的可中断负荷合同,从控制时段、控制负荷等方面提炼了可中断负荷的控制要求,以此为基础,考虑可中断负荷响应后最优购电策略,提出了基于可中断负荷的经济调度方法。仿真结果表明:该方法有效地提高了电力系统的可靠性,降低了用户的用电成本。     

建筑风载数值模拟的影响因素

通过对建筑物周围风场的计算流体动力学(CFD)模拟计算与原型试验结果的比较,分析了在应用CFD计算时应该考虑的计算区域、进口边界条件、湍流模型和网格划分等各种相关因素对CFD数值模拟结果准确度的影响.结果表明,在各种影响因素中,计算区域影响相对较小,而进口边界条件、网格划分和湍流模型的影响相对较大;而且进口边界条件中速度分布对计算结果的影响大于湍流强度分布对计算结果的影响,是进口边界条件中的关键部分.同时,根据上述比较,建议在网格划分中,对几何外形简单的单个建筑的数值模拟计算,优先采用结构化网格划分方法;对于湍流模型的选择,一般的工程应用中,建议在初步设计阶段选择RNGκ-ε湍流模型,而在最终设计阶段采用雷诺应力模型.     

基于混合改变惯性因子PSO-BP的短期电力负荷预测

针对短期电力负荷预测的精度和网络的收敛问题,通过分析BP、PSO固有缺点,采用周期改变惯性因子(PCW )和动态改变惯性因子(DCW)的双策略,同时对传统的流程增加了额外BP局部寻优,编制了基于MATLAB的混合改变惯性因子PSO-BP神经网络算法(PDPSO-BP),并对广东某城市短期负荷进行预测。结果表明,PDPSO-BP有效地改善了BP的泛化能力,PSO的搜索能力,整体加快了网络的收敛速度,提高了预测的精度,保持误差在3%以下,具有良好的预测效果,满足负荷预测的要求。     

基于凝聚函数的电力系统经济负荷分配

经济负荷分配(Economic Load Dispatch,ELD)是提高电力系统运行经济性的重要措施之一。基于ELD优化问题一般数学模型,针对传统数学方法难以处理不可微非线性问题,借助于最大熵理论,利用其推导出的凝聚函数来处理不可微的约束条件,构建了基于凝聚函数的负荷经济分配优化模型,并采用光滑化的方法将所建立的模型转化为一般非线性优化问题,采用原对偶内点法进行求解。仿真结果表明:该算法能有效地处理不可微的非线性规划问题,在算法的计算效率以及目标优化的结果中显示出了优越性,为解决电力系统经济负荷分配问题提供了有效手段。     

冰力作用下穿越河流输水管线的可靠性分析

针对我国北方河冰灾害情况,分析了冰力作用下穿越河流输水管道的受力情况,研究了其失效模式,提出了冰荷载的计算模型;在此基础上,建立了输水管道在冰荷载作用下安全裕度方程,提出了冰力作用下输水管线可靠性的计算方法,并结合实际计算,验证了方法的适用性.     

超高层建筑风致响应中的数据挖掘

超高层建筑的风致响应问题已经越来越受到人们的重视.应用数据挖掘技术对广州中信广场大厦的实测数据进行了分析,并对该原型实测风致响应中的时间序列数据进行了相似性挖掘,发现了一些特征和规律,对该问题的进一步研究具有一定的参考价值.     

考虑储能装置的负荷聚合商运营策略研究

负荷聚合商作为中小型用户参与电力市场的代理,可以起到整合分散负荷,提供电能批发服务的作用。针对由于用户用电负荷不确定性造成负荷聚合商在实时市场支付额外成本的问题,从减少负荷聚合商运营成本角度出发,将电能储存装置与电动汽车储能技术应用于负荷聚合商日前市场运营,提出了考虑储能装置的负荷聚合商日前市场运营策略。结果表明:该策略可有效减少日前市场购买电量与用户实际用电量之间的误差,降低负荷聚合商的运营成本。     

流场状态对渡槽槽体结构风载体形系数的影响

对矩形和U形渡槽槽体在均匀流场和湍流场中各取不同的高宽比进行了风洞试验,分别测量了槽内有水和无水两种情况下槽体各个部位的风压系数,进而算得了渡槽结构的风载体型系数.试验结果表明,湍流对渡槽槽体结构风载体形系数有显著影响,研究成果可为渡槽结构的抗风设计提供参考依据.     

架空输电线路温度和最大允许载流量计算

针对传统方法不能有效求解架空输电线路温度和允许载流量的不足,提出了一种基于有限元技术求解输电导线径向温度和最大允许载流量的方法。建立了输电导线温度场的数学模型和JL/LB1A-300/50型钢芯铝绞线输电导线有限元模型,并通过有限元ANSYS软件对该模型在不同环境条件下进行仿真计算,验证了输电导线存在径向温度差,以及径向温度分布受输电线路载流量、空气对流散热、光照强度以及风速等条件的共同影响。结果表明:该方法能够有效求得在不同气象环境条件下输电导线的径向温度值和最大允许载流量,有利于提高输电线路运行安全稳定性,实现输电线路动态增容,提高线路输电能力。     

集中荷载下高强箍筋混凝土梁的抗剪性能

通过8根集中荷载下高强箍筋混凝土梁的受剪破坏试验，分析了500MPa箍筋混凝土构件斜截面的剪切承载力及使用阶段的斜裂缝宽度，同时对两组配有蒙皮钢筋的混凝土梁的受剪承载力及斜裂缝宽度进行了对比分析。试验结果表明，此类构件的受力性能与普通钢筋混凝土受剪构件相同，其斜截面受剪承载力仍可按现行《混凝土结构设计规范》有关公式进行计算，并且具有足够的安全储备。同时蒙皮钢筋的配置能够有效地限制裂缝的开展，改善受剪破坏的脆性性能。