基于AK-FORM方法和降维方法的高效时变可靠度分析方法

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作者 张亮 唐亚可 +2 位作者 牛凯 李昊宇 余书君 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期162-170,共9页

PHI2方法是进行结构时变可靠度分析的常用方法,而跨越率的求解是该方法的关键,为达到足够精度往往需要计算大量时刻处的跨越率,然而,对于具有复杂极限状态面的实际问题,计算每个时刻的跨越率可能非常耗时。为进一步提高PHI2方法的效率,... PHI2方法是进行结构时变可靠度分析的常用方法,而跨越率的求解是该方法的关键,为达到足够精度往往需要计算大量时刻处的跨越率,然而,对于具有复杂极限状态面的实际问题,计算每个时刻的跨越率可能非常耗时。为进一步提高PHI2方法的效率,引入3种策略改进跨越率的计算效率:首先,采用无Cholesky分解策略以减少随机变量数目,并给出与之对应的相关系数计算方法;其次,引入基于主动学习Kriging模型的改进一次可靠度(AK-FORM)方法,以高效计算各时刻的可靠指标;最后,利用降维方法将二维积分转化为一维积分,以改善计算性能。将上述3种改进策略与PHI2方法相结合,形成基于AK-FORM方法和降维方法的高效时变可靠度分析方法,即KPHI2方法。与此同时,仅将无Cholesky分解策略与PHI2方法结合,形成PHI2-方法。数值算例和工程算例计算结果表明:提出的PHI2-、K-PHI2方法与PHI2方法一样具有高准确性,在精度上均优于PHI2+方法(一种基于PHI2的改进方法);相较于PHI2、PHI2+方法,PHI2-方法在效率上有一定提升,而K-PHI2方法在此基础上进一步提高了时变可靠度分析效率。 展开更多

关键词 时变可靠度 PHI2方法 一次可靠度方法 KRIGING模型 跨越率 降维方法

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非正态概率分布对一次可靠度方法精度影响 被引量：2

2

作者 林道锦 梅刚 秦权 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期292-294,共3页

一次可靠度方法(FORM)基本原理是将非正态分布基本变量变换为独立标准正态分布,并将功能函数在基本变量的验算点坐标位置线性化,因此功能函数在独立标准正态分布空间的非线性程度将直接影响一次可靠度方法(FORM)的计算精度。功能函数非... 一次可靠度方法(FORM)基本原理是将非正态分布基本变量变换为独立标准正态分布,并将功能函数在基本变量的验算点坐标位置线性化,因此功能函数在独立标准正态分布空间的非线性程度将直接影响一次可靠度方法(FORM)的计算精度。功能函数非线性的另一个来源是非正态变量的概率变换。本文通过研究9种非正态分布类型的正态概率变换函数的曲率值,得出了不同非正态分布类型对一次可靠度方法计算精度的影响规律。 展开更多

关键词 一次可靠度方法 非正态分布 变换函数

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基于FORM的斜拉桥抗震可靠度分析 被引量：1

3

作者 颜全胜 李伟 +1 位作者 余晓琳 郑恒斌 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2010年第S1期26-30,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 斜拉桥 一次可靠度方法(form) 首次超越 交差速率 抗震分析

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结构可靠度分析方法综述 被引量：31

4

作者 朱殿芳 陈建康 郭志学 《中国农村水利水电》 北大核心 2002年第8期47-49,共3页

详细阐述了结构可靠度计算方法 ,对改进的一次二阶矩法、JC法、几何法、高次高阶矩法、响应面法、蒙特卡罗方法、随机有限元法等点可靠度计算方法进行了分析 ;

关键词 结构可靠度 一次二阶矩法 响应面法 蒙特卡罗方法 随机有限元法

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基于单变量降维模型和坐标旋转的可靠度混合分析方法 被引量：2

5

作者 范文亮 周擎宇 李正良 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期12-18,26,共8页

经典的一次可靠度方法对于隐式功能函数和强非线性功能函数的可靠度问题存在适用性问题,尽管二次可靠度方法可以一定程度上处理强非线性功能函数的问题,但理论基础和计算过程均颇为复杂,不利于实用。为克服上述问题,将一次可靠度确定验... 经典的一次可靠度方法对于隐式功能函数和强非线性功能函数的可靠度问题存在适用性问题,尽管二次可靠度方法可以一定程度上处理强非线性功能函数的问题,但理论基础和计算过程均颇为复杂,不利于实用。为克服上述问题,将一次可靠度确定验算点的过程与响应面法的思路相结合是一种行之有效的思路。为此,文中首先引入具有普适性的一次可靠度法,其中考虑了相关非正态随机变量的Nataf变换,并引入单边差分法针对性地解决了隐式功能函数求偏导数的问题;其次,根据梯度值引入坐标旋转向量,并对旋转后的功能函数引入单变量函数降维近似模型;再次,结合验算点的函数值、梯度值以及附加点的函数值,确定各分量函数的二次多项式近似,从而获得近似的整体功能函数;然后,采用重要性抽样法计算近似功能函数的失效概率;最后,分别通过数值算例和工程算例对建立方法的精度和效率进行了验证。结果表明建议方法具有高精度、高效率的特点,且无论对于显式和隐式功能函数均具有广泛适用性。 展开更多

关键词 一次可靠度方法 坐标旋转 单变量降维近似 分量函数 二次多项式近似 重要抽样法

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结构模糊可靠度分析的实用方法 被引量：2

6

作者 贡金鑫 《重庆建筑工程学院学报》 CSCD 1994年第1期23-27,共5页

结构模糊可大度分析是同时考虑结构变全的随机性和模糊性评估结构可靠度的方法。目前已提出的方法需进行高维积分，当随机变量的数目较多时计算量较大，难以直接应用。根据不同的精度要求，本文提出结构模糊可靠度分析的一次二阶矩和四... 结构模糊可大度分析是同时考虑结构变全的随机性和模糊性评估结构可靠度的方法。目前已提出的方法需进行高维积分，当随机变量的数目较多时计算量较大，难以直接应用。根据不同的精度要求，本文提出结构模糊可靠度分析的一次二阶矩和四阶矩方法，为模糊可靠度方法的实际应用开辟了新的途径。 展开更多

关键词 模糊可靠度 一次二阶矩方法 四阶矩方法 随机变量 结构安全

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RSM-FORM 的改进与环肋圆柱壳结构的可靠性计算(英文) 被引量：2

7

作者 于英霞 刘丰军 +1 位作者 张伟 梁斌 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第3期271-276,共6页

文章在用有限元法对结构进行强度计算和分析的基础上,应用RSM确定了环肋圆柱壳结构强度失效的功能函数;在对相关可靠度理论进行研究的基础上,将RSM与FORM相结合,对FORM进行了改进,解决了当量正态化和参数独立化问题,保留了功能函数的二... 文章在用有限元法对结构进行强度计算和分析的基础上,应用RSM确定了环肋圆柱壳结构强度失效的功能函数;在对相关可靠度理论进行研究的基础上,将RSM与FORM相结合,对FORM进行了改进,解决了当量正态化和参数独立化问题,保留了功能函数的二次项,使计算精度满足实际工程的需要;最后用RSM-FORM对环肋圆柱壳结构强度的可靠性进行了计算分析,计算结果表明,RSM-FORM具有较好的计算精度。 展开更多

关键词 环肋圆柱壳结构 可靠性分析 一次可靠度方法(form) 响应面法(RSM)

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针对非线性极限状态方程的时变可靠度分析 被引量：10

8

作者 黄新萍 姜潮 韩旭 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期264-272,共9页

提出了一种针对一般非线性极限状态方程的时变结构可靠度分析方法.该方法首先将时变功能函数中的随机过程进行离散,获得多个不同时间段的静态功能函数.之后,将各功能函数在最大可能点处进行线性化,并运用全概率公式将其化简为一新的静... 提出了一种针对一般非线性极限状态方程的时变结构可靠度分析方法.该方法首先将时变功能函数中的随机过程进行离散,获得多个不同时间段的静态功能函数.之后,将各功能函数在最大可能点处进行线性化,并运用全概率公式将其化简为一新的静态可靠度分析模型,该模型可运用传统的一次二阶矩方法进行高效求解.最后通过管状悬臂梁、十杆桁架、汽车发动机主轴3个算例验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 时变可靠度 最大可能点 线性化 一次二阶矩方法

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市政埋地供水管道抗寒潮可靠度分析 被引量：7

9

作者 梁建文 高美娇 +1 位作者 赵雅坤 肖笛 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期10-17,共8页

为研究市政埋地供水管道抗寒潮可靠度,建立管道在气温变化影响下的结构功能函数,运用改进一次二阶矩方法计算可靠度随气温变化的情况,并以常州市某钢质供水管道为例,对影响管道可靠度的参数进行敏感性分析,最后用蒙特卡洛法进行验证。... 为研究市政埋地供水管道抗寒潮可靠度,建立管道在气温变化影响下的结构功能函数,运用改进一次二阶矩方法计算可靠度随气温变化的情况,并以常州市某钢质供水管道为例,对影响管道可靠度的参数进行敏感性分析,最后用蒙特卡洛法进行验证。研究表明,寒潮期气温不同,供水管道的可靠度也不同,开展市政埋地供水管道设计时,考虑寒潮的影响是十分必要的;当寒潮期气温达到零下情况下,抗寒潮可靠度分析应该考虑管道的冰冻应力。管道正常工作压力下影响管道可靠度因素的顺序为屈服强度、管径、工作压力、壁厚等。 展开更多

关键词 寒潮 气温 可靠度 供水管道 改进一次二阶矩方法

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岩土体结构失稳概率的二次二阶矩评估方法 被引量：3

10

作者 苏永华 李帅 苏雅 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期120-126,共7页

常规二次二阶矩可靠性方法只适用于功能函数偏导数(一阶和二阶)能够简便地由解析法求解的工程,使得其难以解决复杂岩土体结构的稳定可靠度问题.针对这一局限,基于数值差分原理,导出功能函数在验算点处各阶导数近似表达式,结合随机变量在... 常规二次二阶矩可靠性方法只适用于功能函数偏导数(一阶和二阶)能够简便地由解析法求解的工程,使得其难以解决复杂岩土体结构的稳定可靠度问题.针对这一局限,基于数值差分原理,导出功能函数在验算点处各阶导数近似表达式,结合随机变量在X空间和Y空间的变换,构建了基于差分方法的梯度矢量数值求解工具;以该工具置换Breitung二次二阶矩方法中的梯度计算准则,形成一种适用于任意形式功能函数的二次二阶矩可靠度算法,消除了经典方法的局限;利用所提方法解决了功能函数为隐式和未知形式的边坡可靠度问题,展示了该方法解决复杂岩土体结构概率稳定性问题的能力,并同时在基准Y空间内建议了具有普遍意义的合适步长系数值0.01. 展开更多

关键词 可靠度 二次二阶矩法 梯度 差分方法 步长系数

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斜拉桥体系可靠度分析 被引量：4

11

作者 李伟 颜全胜 王頠 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2010年第2期235-240,共6页

针对大跨度斜拉桥体系可靠度分析中由于失效模式众多带来的困难,结合某独塔斜拉桥的工程实例,应用β约界法搜索对结构失效概率起关键作用的主要失效模式,研究了斜拉桥2级体系可靠度.在搜索主要失效模式的各失效历程中,采用梯度分析随机... 针对大跨度斜拉桥体系可靠度分析中由于失效模式众多带来的困难,结合某独塔斜拉桥的工程实例,应用β约界法搜索对结构失效概率起关键作用的主要失效模式,研究了斜拉桥2级体系可靠度.在搜索主要失效模式的各失效历程中,采用梯度分析随机有限元法计算斜拉桥主塔、主梁和斜拉索各个单元的可靠度指标,应用β约界法确定失效候选单元,将斜拉桥结构体系的失效等效为一个由若干并联子系统构成的串联系统.计算结果表明,斜拉索的失效对整个斜拉桥结构体系的失效起控制作用. 展开更多

关键词 斜拉桥 体系可靠度 梯度 随机有限元法 β约界法 斜拉索 串-并联系统 一次可靠度方法

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钢管混凝土拱面外稳定的可靠度与灵敏度分析 被引量：6

12

作者 蒋伟 吕大刚 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期8-12,共5页

为研究不确定性对钢管混凝土(concrete filled steel tubular,CFST)拱面外稳定承载能力的影响,建立了面外失稳的极限状态函数.利用有限元软件ABAQUS,分别考虑和不考虑非线性影响计算了CFST拱的极限承载力和临界力;基于一次可靠度方法(fi... 为研究不确定性对钢管混凝土(concrete filled steel tubular,CFST)拱面外稳定承载能力的影响,建立了面外失稳的极限状态函数.利用有限元软件ABAQUS,分别考虑和不考虑非线性影响计算了CFST拱的极限承载力和临界力;基于一次可靠度方法(first order reliability method,FORM),通过MATLAB自编程和有限元软件的协同工作得到了可靠指标随初始荷载的变化曲线以及随机变量的灵敏度指标.对比分析表明:CFST拱的面外稳定承载力介于临界力和极限承载力之间,且临界力为上限值;不同随机变量对可靠指标的灵敏度差异明显,其中几何尺寸的影响较大,弹性模量次之,材料强度的影响较小,而初始几何缺陷在规范规定的限值以内时,影响最小;然而,随着横向力的增加,材料强度的灵敏度指标逐渐增大,而弹性模量的灵敏度指标逐渐减小. 展开更多

关键词 钢管混凝土拱 面外失稳 临界力 极限承载力 一次可靠度方法 灵敏度

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基于监测信息和BDLM的桥梁结构可靠度预测 被引量：4

13

作者 樊学平 吕大刚 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第6期1141-1143,1202,共4页

结合桥梁结构的健康监测信息(应力极值信息),引进了贝叶斯动态线性模型(BDLM)以及模型的监控机制,建立了应力极值的贝叶斯动态线性预测模型;基于建立的贝叶斯动态线性预测模型和计算可靠度的一次二阶矩(FOSM)方法,对桥梁结构的可靠度进... 结合桥梁结构的健康监测信息(应力极值信息),引进了贝叶斯动态线性模型(BDLM)以及模型的监控机制,建立了应力极值的贝叶斯动态线性预测模型;基于建立的贝叶斯动态线性预测模型和计算可靠度的一次二阶矩(FOSM)方法,对桥梁结构的可靠度进行了预测;通过实例验证了所建模型的合理性。 展开更多

关键词 应力极值 贝叶斯动态线性模型 一次二阶矩方法 结构可靠度

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模糊随机可靠性综合方法在涡轮盘可靠性分析中的应用 被引量：3

14

作者 吕震宙 刘成立 徐友良 《航空发动机》 2005年第4期20-24,共5页

提出了模糊随机可靠性分析的近似解析和数字模拟综合方法,基于模糊变量的等价随机化变换,可以方便地得到模糊随机失效概率的计算公式,并建立了模糊随机可靠性分析的一次二阶矩法。定义了同时考虑基本变量和状态都含有模糊随机双重不确... 提出了模糊随机可靠性分析的近似解析和数字模拟综合方法,基于模糊变量的等价随机化变换,可以方便地得到模糊随机失效概率的计算公式,并建立了模糊随机可靠性分析的一次二阶矩法。定义了同时考虑基本变量和状态都含有模糊随机双重不确定性的可靠度指标,探讨了多个模式情况下模糊随机可靠性分析方法。所提出的方法被用于发动机涡轮盘的应力、应变和低周疲劳寿命模糊随机可靠性分析,证明了该方法是可行的。 展开更多

关键词 模糊随机 一次二阶矩 涡轮盘 可靠性 可靠性分析方法 可靠性综合 应用 一次二阶矩法 低周疲劳寿命 可靠度指标

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桥梁时变可靠度指标的改进粒子滤波预测算法 被引量：4

15

作者 樊学平 屈广 刘月飞 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1115-1122,1130,共9页

基于健康监测时间序列数据,提出了桥梁动态可靠度指标的改进粒子滤波预测方法.首先,利用监测极值数据建立动态模型,将其作为粒子滤波算法的状态方程和监测方程;然后,采用贝叶斯动态线性模型(BDLM)为粒子滤波器提供随时间更新的动态建议... 基于健康监测时间序列数据,提出了桥梁动态可靠度指标的改进粒子滤波预测方法.首先,利用监测极值数据建立动态模型,将其作为粒子滤波算法的状态方程和监测方程;然后,采用贝叶斯动态线性模型(BDLM)为粒子滤波器提供随时间更新的动态建议分布,以解决传统粒子滤波算法的样本退化问题,同时增加了粒子滤波算法的鲁棒性及自适应性;进而利用改进的粒子滤波算法(IPF),结合极值监测数据实现结构极值的动态预测,并结合一次二阶矩(FOSM)可靠性方法,实现桥梁结构可靠度指标的动态预测;最后通过在役桥梁工程实例与设计试验对所提模型和方法的合理性与有效性进行验证. 展开更多

关键词 桥梁健康监测数据 动态模型 建议分布函数 改进粒子滤波算法 一次二阶矩方法 动态可靠度指标预测

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输送机结构可靠性优化设计方法研究 被引量：1

16

作者 初琦 张春芝 李雪艳 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第10期74-77,共4页

考虑输送机结构尺寸、载荷、材料性能等的随机性,以结构可靠度为目标或约束,给出两类可靠性优化设计模型。应用一次可靠度方法,研究双循环方法、单循环方法进行优化求解,在此基础上进一步改进,提出了可靠性优化求解的混合循环方法。最后... 考虑输送机结构尺寸、载荷、材料性能等的随机性,以结构可靠度为目标或约束,给出两类可靠性优化设计模型。应用一次可靠度方法,研究双循环方法、单循环方法进行优化求解,在此基础上进一步改进,提出了可靠性优化求解的混合循环方法。最后,以某输送机的齿轮传动系为对象,进行可靠性优化建模、求解;结果表明:可靠性优化方案既实现了结构的减重,又提高结构的可靠性,满足了设计指标要求;提出的混合循环法,保证了可靠度计算精度的同时,具有较高的计算效率。 展开更多

关键词 可靠性优化设计 输送机 一次可靠度方法 混合循环方法

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智能变电站二次安措可靠性分析与优化 被引量：10

17

作者 张海洋 吕飞鹏 +3 位作者 王永福 郑永康 任博 郑超 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期1566-1573,共8页

当前尚未有针对智能变电站二次安措可靠性的量化方法,一般通过同时施加多种隔离操作断开待检修设备与运行设备之间的二次链路,在提高二次安措可靠性的同时显著增加了其操作复杂度。为定量分析二次安措的可靠性,提出链路矩阵用于描述待... 当前尚未有针对智能变电站二次安措可靠性的量化方法,一般通过同时施加多种隔离操作断开待检修设备与运行设备之间的二次链路,在提高二次安措可靠性的同时显著增加了其操作复杂度。为定量分析二次安措的可靠性,提出链路矩阵用于描述待隔离链路及各链路可采取的隔离方式,基于链路矩阵和各隔离方式的可靠性得到可靠性矩阵,进而计算出二次安措的可靠性;利用改进的Halstead方法计算二次安措的复杂度;基于可靠性和复杂度建立二次安措的0-1整数规划模型,并利用隐枚举法对此模型求解,获得最优二次安措。算例分析表明此可靠性和复杂度计算方法简单,优化模型有效,为简化二次安措提供了理论基础。 展开更多

关键词 智能变电站 二次安措 可靠性 复杂度 改进Halstead方法

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结构抗震承载力利用系数的可靠度校核

18

作者 曾繁良 黄炎生 周靖 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期56-63,共8页

广东省的地方性标准DBJ15-92—2013《高层建筑混凝土结构技术规程》的抗震性能设计在国家现行的抗震设计规范的基础上进行改进,采用按设防烈度地震(中震)计算地震作用,引入承载力利用系数考虑构件的延性能力,来进行构件的承载力设计.为... 广东省的地方性标准DBJ15-92—2013《高层建筑混凝土结构技术规程》的抗震性能设计在国家现行的抗震设计规范的基础上进行改进,采用按设防烈度地震(中震)计算地震作用,引入承载力利用系数考虑构件的延性能力,来进行构件的承载力设计.为验证新的抗震承载力计算公式的可靠性,采用一次二阶矩方法对计算公式进行可靠度分析,研究了荷载比(地震作用标准值效应与重力荷载效应比值)、性能水准、设防烈度、构件受力类型等因素对可靠度的影响.结果表明:在同一性能水准下构件可靠指标和可靠性概率大小所遵从的规律为受压构件>受剪构件>受弯构件>受拉构件,符合"强剪弱弯"的概念设计要求;荷载比和构件重要性系数对构件可靠度有显著的影响,设防烈度对构件可靠度的影响不大. 展开更多

关键词 抗震性能设计 承载力利用系数 可靠度 一次二阶矩方法 荷载比

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悬索桥主缆检测及承载力评估现状与发展 被引量：18

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作者 陈小雨 沈锐利 唐茂林 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第S1期760-763,831,共5页

通过分析悬索桥主缆检测的特点以及主缆各阶段承载力评估的主要因素,详细讨论钢丝腐蚀、断丝以及主缆次应力等对主缆承载力的影响,回顾了现有的承载力评估模型研究现状,提出了基于可靠度方法,综合考虑影响主缆承载力各因素的主缆全寿命... 通过分析悬索桥主缆检测的特点以及主缆各阶段承载力评估的主要因素,详细讨论钢丝腐蚀、断丝以及主缆次应力等对主缆承载力的影响,回顾了现有的承载力评估模型研究现状,提出了基于可靠度方法,综合考虑影响主缆承载力各因素的主缆全寿命期间内承载力评估方法的研究思路。 展开更多

关键词 悬索桥主缆 承载力评估 可靠度方法 钢丝腐蚀 断丝 二次应力

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