多种验证模式下的服役结构体系可靠性分析

多种验证模式下的服役结构体系可靠性分析
张俊芝１，封伯昊２
(1.同济大学 土木工程学院，上海 200092； 2.清华大学 水利系，北京 100083)

摘要：提出了考虑抗力的验证荷载作用和多种验证模式下，考虑失效模式与验证模式的相关性的服役结构体系可靠度计算方法(点值估计方法)，并给出了相应的计算公式。这种方法充分利用了结构使用中的直接验证信息，能得到有较高信度的结构体系可靠度，可以用于服役结构的体系可靠性评估。计算实例说明，这种方法是可行和有效的。

关键词：服役结构体系；可靠性；点值估计方法；相关性

中图分类号：TU311.2 文献标识码：A

      结构体系可靠性分析，其主要内容有两部分。一部分是选定结构的简化模型，并综合所有可能的失效模式及计算各模式的可靠性；另一部分内容是如何计算已知各模式可靠度的结构体系可靠性分析计算方法。对于第一部分的研究内容，关键即在于失效模式的判别，其工作量主要取决于结构形式、承载情况和结构模型的简化条件等。而结构体系可靠性计算的另一部分内容，即已知各模式可靠指标(概率)计算系统可靠性问题，目前主要有一阶边界、二阶窄边界和三阶窄边界等区间估计法[1,2]，以及如：PNET、半数值积分法、快速半数值积分法、点值估算近似法等点估计法[3]，除此外还有Monte Carlo模拟法等。

          结合Ditlevsen界限法与二阶矩法，文献[4]曾提出过一种在不完全概率信息下的结构可靠度计算法；文献[5]讨论过钢及混凝土桥梁的疲劳可靠性，考虑了结构抗力的时变性；文献[6]在考虑随机荷载及由于环境作用结构抗力衰减的情况下，提出改进的Monte Carlo模拟过程。文献[7]则利用模拟技术，对考虑时变荷载与时变抗力的结构系统可靠性进行了分析，用修正的重要抽样技术评估已有的脆性结构系统可靠度，但考虑的抗力随机过程是按抗力平稳化方法处理时变抗力。文献[8]利用了验证荷载的直接验证信息，推求后续结构体系的可靠度，但未考虑到抗力退化(即时变性)的影响，而且失效模式与验证模式的交事件的概率计算误差太大，故只能求简单的正态分布及失效概率较小的结构体系可靠度。
本文在已有研究成果的基础上，提出考虑抗力时变性和验证荷载作用下，考虑失效模式与验证模式的相关性的服役结构体系可靠度的点值估计计算方法；算例说明，这种方法是可行的，可以用于如服役水工结构体系的可靠性评估。
1 失效模式与验证模式及其相关性
1.1 单一失效模式与验证模式及相关性