基于结构全寿命设计需求的哈尔滨地区气温统计分析

基于结构全寿命设计对环境作用的需求,对哈尔滨地区1963-2002年的逐日极端温度(逐日最高、最低温度)和温度日较差数据进行了统计分析.运用小波分析工具,处理各季、月平均极端温度序列,从定量的角度分析了哈尔滨地区气温的变化趋势;运用数理统计方法,分析了各月逐日极端温度、温度日较差的概率分布,研究了哈尔滨地区气温的演变规律.研究表明:哈尔滨地区极端气温和温度日较差除夏季外,其余各季气温变化趋势较为相似,极端气温均存在6～8a的主周期,温度日较差存在20a左右的主周期,而夏季极端气温和温度日较差存在26a的主周期;正态分布可以很好地描述该地区各月极端气温的变化,但对温度日较差的拟合效果不佳(数据有一定偏度),后者可用广义极值分布拟合.     

可持续发展工程结构全寿命周期设计理论体系研究

以结构全寿命周期为研究时域,运用结构全寿命设计的新理念,构架了工程结构全寿命设计的目标体系,并从目标体系出发,结合工程结构的特点,分析了设计中结构性能、成本、使用寿命的内涵及相互关系。在综合众多影响因素的基础上,构建了工程结构全寿命周期设计理论的研究框架,确定了工程结构性能指标、经济指标及时间指标在全寿命设计理论体系中的核心地位,提出了基于性能设计的耐久性极限状态设计新理念,并分析了性能极限状态所具有的特点。     

洪涝灾害评价的威布尔模型

首次将威布尔分布用于淮河流域水灾成灾面积研究,揭示了淮河流域洪涝灾害成灾面积形成的 内在规律,进而利用河南、安徽、江苏和山东4省的各自灾度对淮河流域的灾害风险建立了线性回归模型.实证分析表明,本方法切实可行,特别适用于大样本计算.     

基于监测数据的拱桥吊杆疲劳寿命评估方法及其应用

目前拱桥吊杆都是基于恒载及活载静力强度准则设计的,没有考虑车辆荷载的动力疲劳安全系数。本文引入概率和统计学的概念与方法,对吊杆疲劳强度进行了可靠性分析与设计,建立了拱桥吊杆基于极限应力模式的疲劳动态可靠度模型与分析方法。结合实际桥梁监测的数据和疲劳模型试验,给出了拱桥吊杆腐蚀疲劳动态可靠度的计算步骤,并对实际桥梁的某一根吊杆腐蚀疲劳可靠度进行了评估,评估结果与实际结果基本吻合,证明了此方法适用于拱桥吊杆腐蚀疲劳寿命预测。     

台风湍流积分尺度与脉动风速谱——基于实测数据的分析

基于4个台风过程中的长时间序列风速、风方向观测数据，分析研究了近地台风的湍流积分尺度和脉动风速谱等脉动特性。介绍了湍流积分尺度的几种常见的计算方法，基于实测台风数据，分析研究了台风过程中湍流积分尺度的变化以及不同计算方法的稳定性。根据实测数据计算了纵向脉动风速谱，并与Von-Karman谱、Davenport谱、Simiu谱和Harris谱等经验谱进行了比较，给出了最适合描述台风纵向脉动风速谱的经验谱。还计算了横向脉动风速功率谱，并与基于各向同性湍流理论推导出的水平横向脉动风速谱进行了对比。     

基于数值模拟的台风危险性分析综述(Ⅱ)——随机抽样模拟与极值风速预测

台风危险性分析是台风损失估计及防灾减灾的基础。对基于数值模拟的台风危险性分析所采用的随机台风概率模型、随机抽样模拟方法和极值风速预测进行了回顾与评述,包括台风关键参数概率模型及其相关性、台风路径模型、台风登陆衰减和海陆风速转换模型以及台风极值风速概率模型,并针对我国东南沿海地区台风危险性分析数值模拟采用的相关模型给出了相关建议。     

脉动风速功率谱与随机Fourier幅值谱的关系研究

功率谱密度函数是随机过程在频域内的重要特征量,但由于其本质上是平稳过程的频域数值特征,致使其很难全面反映原始随机过程的概率信息,这就需要从更本源的意义上考察随机过程。本文试图从Fourier随机函数的角度反映随机过程,将经典的功率谱密度函数中具有物理意义的可测变量看作随机变量,利用功率谱与Fourier幅值谱的关系,定义了随机Fourier幅值谱;以Davenport谱为例,证实当地面粗糙度服从对数正态分布、10m高度基本风速服从极值Ⅰ型分布时,可通过功率谱构造具有物理意义的随机Fourier幅值谱。通过实测风速Fourier谱与随机Fourier幅值谱的比较,证明随机Fourier幅值谱的概念具有合理性。     

基于实测车流的悬索桥吊杆钢丝寿命期内的疲劳评定

将过桥实测车流数据与数值模拟分析结合起来,以江阴大桥的吊杆为研究对象,考虑不同车道对吊杆疲劳寿命的影响,建立了大跨度悬索桥疲劳车辆荷载模型和吊杆钢丝寿命期内的疲劳评估实用方法以及基于S-N曲线的吊杆寿命期内的疲劳损伤评定方法。研究结果表明,跨中短吊杆的疲劳退化快于桥塔附近的长吊杆,短吊杆是疲劳养护的重点;在吊杆的20年寿命期内,不需要考虑疲劳更换,但需要对跨中短吊杆采取监视措施。该方法可用于悬索桥吊索的安全评估与剩余寿命分析,能为吊杆的检测、维护与管理提供决策依据。     

地震与洪水作用下结构风险分析与设计研究进展∗

我国是世界上地震与洪水灾害最为严重的国家之一,两种灾害影响范围广泛,且很多地区为两种灾害的双易发地区,同时考虑地震与洪水作用的结构风险分析与设计是防灾减灾领域研究的重要问题。综述了国内外地震与洪水易发区结构性能分析与设计理论的研究进展,统计分析了地震与洪水的历史数据,根据洪水成因将地震?洪水灾害划分为地震伴随暴雨洪水、地震引发溃坝洪水两类,明确了地震与洪水的联合成灾机制和不同概率模型。总结归纳了地震?洪水灾害的不同表现形式,包括地震?洪水冲击接续作用、洪水冲刷?地震接续作用、洪水浸泡?地震接续作用,论述了地震与洪水作用下结构响应分析及易损性分析的研究现状,着重介绍了洪水冲刷?地震接续作用下结构全寿命风险评估和设计方法的研究进展,为进一步开展地震?洪水灾害的其他表现形式研究提供了新的思路。 总结分析表明,地震与洪水接续作用加重了致灾程度,增大了结构失效风险,基于全寿命周期的结构抗多灾设计方法,能够有效减少灾害影响和损失,对于工程防灾减灾具有重要意义。     

基于EWT-FIG和ORELM模型的风速多步区间预测

针对风速预测具有较强的不确定性,提出了一种经验小波变换一模糊信息粒化和变异鲁棒极限学习机组成的短期风速区间预测模型。该模型采用经验小波变换将原始风速分解为若千个模态分量和一个剩余量,并对所有分量进行重构,为了缩小预测区间范围,仅对重构后的剩余量进行模糊粒化,根据需求提取每个窗口的最大值、平均值和最小值,然后对极限学习机进行优化,最后对所有分量建立离群鲁棒极限学习机预测模型,叠加预测值实现风速多步区间预测。实际算例表明:所提多步区间预测方法能有效跟踪风速变化,具有较高的预测精度和可靠的区间预测效果。     

区域性地面沉降形状参数、与抽水量的关系

地下水开采造成区域性地面沉降,抽水量对地面沉降有显著影响,但两者间具体函数关系则缺乏深入的理论研究成果。基于沉降s —距离r 间半对数线性关系：s=c1+c2lnr ,进一步推导得到地面沉降漏斗的两形状参数最大沉降量c₁、半对数空间沉降漏斗面斜率c₂与抽水量Q呈线性关系,建立了c₁、c₂与Q间线性关系式,即抽水时段内地面沉降形状参数c₁、c₂与该时段内总抽水量Q均成正比。通过第三方文献两个工程案例中地面沉降实测数据和抽水量间函数关系的回归,以上关系式获得良好验证。为避免工程案例验证公式的偶然性,应用地下水数值模拟软件Processing MODFLOW建立数值模型进一步对关系式进行验证,分别建立群井同流量不同时长抽水和群井同时长不同流量抽水两种情况导致地面沉降,数值计算结果也验证了抽水时段内c₁、c₂与Q成正比。以上函数关系式简便实用,可为地面沉降预测和地下水开采规划提供依据,具有广泛应用价值。     

基于柔度指标的系杆拱桥损伤识别与寿命预测

提出了一种柔度曲率差变化率的损伤识别指标,通过试验验证指标的有效性,并应用于系杆拱桥算例损伤识别,进而预测其构件剩余寿命。利用系杆拱桥算例中吊杆、拱肋与横撑的多种损伤工况验证了新指标的有效性与抗噪性,基于所提损伤指标建立损伤评估函数并构造相应曲线,用于精确定量评估损伤程度,并采用损伤评估函数预测构件剩余寿命。结果表明,柔度曲率差变化率可有效用于系杆拱桥损伤评估且噪声鲁棒性好,运用结构不同阶段的有损模态信息构建损伤评估函数的方法可行、合理,所提寿命预测方法考虑了损伤非线性累积,意义明确。建议在使用该方法诊断下承式拱桥吊杆时,宜采用拱肋振型向量构建损伤指标,实桥试验时应将振型传感器置于拱肋处。     

基于几何参数的优化对双层柱面网壳结构动力性能的影响

以双层柱面网壳为研究对象,采用参数化设计语言APDL对AN SY S进行二次开发,实现了任意跨度双层柱面网壳的自动建模、加载、施加约束及求解。借此平台对柱面网壳结构进行模态和地震反应分析。首先,分析了结构自振特性随几何参数变化的特点,研究了结构的基频随矢跨比和网壳厚度的变化规律,结果表明,当矢跨比在1/3.6~1/5该范围内,结构的整体刚度较大;网壳厚度在1.8~2.1 m时,网壳整体刚度较大;对于矢跨比一定的网壳,随着厚度的增加,杆件的动内力大多增加,横向弦杆的二维与单维动内力比值有所增加,而纵向弦杆的二维与单维动内力则变化不大。然后,对网壳进行不同几何参数下的地震反应分析,给出了最大节点位移和最大杆件轴应力随几何参数变化的时程响应曲线,揭示了这类网壳的地震反应特点。     

基于健康监测系统的大跨度多荷载悬索桥的疲劳与可靠度评估(英文)

在过去的几十年,世界各地建立了许多大跨度悬索桥。通常这些桥梁需承受多种动力荷载,尤其是一些处于多台风地区的公铁两用桥梁。为了保证这些大跨悬索钢桥在运营期内的安全和正常使用,有必要以一定的时间间隔进行桥梁的疲劳和可靠度评估。有鉴于此,许多大跨悬索桥都安装了健康监测系统,但是如何运用其进行准确的疲劳评估仍然是一个问题。本文通过结合计算机模拟技术和健康监测系统的测量数据,以香港青马大桥为例,分析了在多荷载作用下的大跨度悬索桥的疲劳和可靠度。同时,作为利用结构健康监测技术进行结构健康状态评估的这一重要研究方向的有益实践,该研究发展了一系列方法用于评估桥梁的疲劳,以及通过考虑存在于结构的物理模型和计算机模拟中的不确定性用以评估疲劳的可靠度。     

单一重现期非线性暴雨强度模型参数的确定--新型混合加速遗传算法的构建与应用

对浮点编码遗传算法进行了改进,并嵌入Powell方向加速局部搜索算法与加速循环操作,从而构建了新型混合加速遗传算法.确定单一重现期的非线性暴雨强度模型参数的应用实例表明,该方法兼顾了改进浮点编码遗传算法和Powell算法的优点,是一种既可以较大概率、快速地搜索全局近似最优解,又能进行局部细微搜索的出色的非线性优化方法.该法在其它工程问题的非线性模型参数的确定中也具有广阔的应用前景.     

基于E-μ模型的约束屈曲支撑结构抗震设计与评估方法∗

既有中心支撑钢框架结构采用约束屈曲支撑进行替换加固时,常需进行多次非线性时程分析,以获取约束屈曲支撑的承载力和刚度.为避免大量的非线性分析与迭代计算,通过计算各参数条件下单自由度中心支撑钢框架结构和约束屈曲支撑结构的延性需求谱,建立了在延性需求满足抗震加固要求条件下的约束屈曲支撑结构等效耗能(E)与延性需求(μ)之间的关系,即E—μ模型.基于该模型提出了一种约束屈曲支撑结构抗震加固设计与简化评估方法.最终通过对一个6层中心支撑钢框架结构采用约束屈曲支撑进行加固设计与评估,验证了所提方法的适用性.     

基于GIS的震害空间分布图集的设计与编制

快速地生成震害分布预测图,对提高减灾救灾能力有着重要意义.本研究采用3S(地理信息系统-GIS、全球定位系统-GPS和遥感-RS)技术,设计了一套全方位、多角度、综合自然环境、社会经济和人文要素的震害空间分布图集.本文将GIS强大的空间分析和数据管理能力与GPS、RS和地震科学相结合,从设计思想、图集内容、表现形式等方...     

基于Copula模型的降雨量与土壤饱和度的模拟研究

采用两步法,针对云南东川蒋家沟流域的降雨量与土壤饱和度,建立了边缘为皮尔逊Ⅲ型的Clayton Copula模型,分析了降雨量和土壤饱和度之间相关结构,以及两变量重现期,模拟了流域内土壤饱和度的变化情况。实例表明所构造的Clayton Copula模型能比较好地模拟出流域内土壤饱和度在降雨情况下逐日变化情况,有助于进一步认识降水对土壤饱和度的作用过程,并为分析泥石流灾害的发生提供了一种新思路。     

一种基于CA的林火蔓延模型的设计与实现——以内蒙古地区为例

森林火灾是一种严重危害人类社会的灾害,它的发生和蔓延将给社会带来不可估量的经济损失和生态环境的严重恶化.若能将森林火灾控制在初发阶段并预测其发展蔓延趋势,将有效的控制森林火灾的进一步蔓延.利用元胞自动机(CA)模拟复杂现象的特点,根据林火燃烧过程中影响因素是否可变,将影响林火燃烧因素分为两大类,设计并实现了适合内蒙古地区林火蔓延模型.