可靠度理論論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇可靠度理論論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：教學方法；《工程結構可靠度》；土木工程

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）35-0078-03

隨著科技的發展，土木工程的相關規范已經逐步過渡到基于概率的設計方法，即考慮結構可靠度的設計方法。1998年出臺了國際標準，《結構可靠性總原則》ISO2394：1998，2002年，考慮結構可靠度的歐洲新規范《結構設計基礎》（EN1990：2002）出臺，2008年，我國的新國家標準《工程結構可靠性設計統一標準》頒布。規范頒布至今時間不長，相關的教育教學還不完善。目前本科階段沒有《結構可靠度》這門課，土木研究生只是選修課。本文針對我校研究生的現狀，談談《工程結構可靠度》這門課的教學和體會。

一、《結構可靠度》開設的必要性

《工程結構可靠度設計統一標準》1992年第一版頒布以來，各土木行業也陸續頒布了相應的可靠度統一標準，包括港口工程結構可靠度設計統一標準（GB50158—92），水利水電工程結構可靠度設計統一標準（GB50199—94），鐵路工程結構可靠度設計統一標準（GB50216—94），公路工程結構可靠度設計統一標準（GB/T50283—1999）。2008年第二版的《工程結構可靠度設計統一標準》，對第一版進行了修訂并增加了對既有結構可靠性的評定?！督ㄖY構可靠度設計統一標準》（GB50068-2001）也是修訂版。各標準的執行，標志著普遍設計方法的進步，它從原規范的經驗系數法轉到以概率為基礎的極限狀態設計法。這種設計方法的轉變，具有普遍性，涉及到結構工程的各種行業，包括土木、水電、建筑、鐵路、公路、港口等等。相關的從業工程技術人員也經歷了以經驗為主的安全系數法的舊規范到基于可靠度理論的極限狀態法設計的新規范的“轉軌”。新近入行的技術人員不必“轉軌”，直接采用新規范，但新規范的基礎——可靠度理論，只在極少數大學開設，這造成了理論與實踐的脫節，學生從業后對規范理解不夠深入和透徹。面對規范的“轉軌”，我校的相應教學還沒跟上，作為規范的核心內容工程結構可靠度原理在本科階段是不學的。事實上，為了方便學生以后從事土木工程，需要在本科生階段就進行教學，可以在本科生高年級開設。目前只在研究生階段學習，除了了解基于可靠度的規范外，也為學生科研提供了新方法，開拓了視野。

二、《工程結構可靠度》教學體系探討

《工程結構可靠度》教學體系，應包括可靠度分析的基本方法，可靠度方法在不同地區、不同行業的實施情況，即規范，可靠度研究的進展情況，讓學生對可靠度在土木行業的應用和研究有較深入的理解，為學生的研究開闊視野。具體分析有以下幾點。

1.教學目的?！督Y構可靠度分析》是為土木研究生開設的課程。本課程主要介紹結構分析中的可靠度理論、方法和應用。目前我國工程結構設計，已從傳統的安全系數的方法轉變為基于可靠度理論的狀態設計方法。傳統的設計方法沒有充分考慮設計參數的不確定性，而可靠度理論則較充分地考慮了參數的隨機變異性，廣義可靠度則還能進一步考慮模糊不確定性和未確知性，是結構設計理論與實踐發展的必然方向。課程目的是通過教學讓學生學會從隨機概率分析的角度來處理力學和結構問題。

2.教學內容選擇。工程結構可靠度教學采用的教材是《工程結構可靠性設計原理》，參考教材是《結構可靠度理論》，內容包括：工程結構可靠度研究歷史簡介，傳統設計方法和半概率設計方法，中心點法——次二階矩理論之一，驗算點法——次二階矩理論之二，荷載及抗力的統計分析，近似概率法的應用，材料性能的質量要求和控制，以及工程結構可靠度理論發展中的幾個問題。本課程學習的重點是一次二階矩理論、概率極限設計實用表達式和結構體系可靠度。由于是研究生課程，在講授時增加了結構的穩健性與抗倒塌設計，既有結構可靠性評估，又有巖土工程可靠度等內容，為學生科研提供參考。

3.教學方法。當今教育注重知識講授與能力培養的統一。知識是能力的基礎，能力是已獲知識應用的手段和體現。（1）在課堂教學方法上，采用小班教學，課堂教學方式相對比較靈活。根據教學內容的不同可采用講解、回答問題、討論、自學等多種教學方式。（2）將多種教學手段引入教學體系。除常規教學手段外，還可采用多媒體技術，比如ppt、視頻、動畫，以形象直觀地展示教學內容，使學生理解更加容易，另外，由于土木工程的普遍性，還可以采用帶學生現場參觀的形式，拉近課堂與現實的距離。這些教學表現形式的多樣化，大大提高了教學效率和質量。（3）提升學生的科研意識。課堂上重視科研現狀和科研前沿的介紹，讓學生了解相關方面的研究情況。

4.重視應用網絡。在互連網發達的今天，學生上網幾乎成了習慣。充分利用這個條件，讓學生從網上搜集資料，自己了解和解決一些對他們相對有難度的問題。培養學生搜集、查閱資料、綜合資料的基本科研能力。

5.提高教師素質。教師的素質直接關系著教學的質量和效果。深厚的基礎理論和廣博的專業知識，一定的生產實踐經驗，相當的科學研究能力，是對現代大學教師的時代要求。教師須注重調整知識結構體系，努力學習新技術，才能保證在教學中有效地提高講授的質量，較好地提升學生的工程意識和科研意識。當然，作為教師的一般素質要求的提升也不可懈怠，比如表達能力、與學生互動的能力、敏感捕捉學生疑惑點的能力等。教師自身素質的提升，是保證土木《工程結構可靠度》良好教學效果的動力和源泉。

三、《工程結構可靠度》教學實踐總結

結合教學實踐，下面是對《工程結構可靠度》的教學實踐總結。

1.精心組織教學，全力保證教學質量。在學生掌握結構可靠度教學目的的基礎上，讓學生學會如何把結構可靠度用于自己的研究領域；利用多樣化的教學手段，培養學生理解、解決實際問題的能力。

2.拓展課堂教學，開展多層次多種形式的教學活動。對于可靠度相關的概率、數理統計、隨機振動等數學知識，采用重點講解與學生自主學習相結合，對于規范現狀及發展趨勢，科研現狀及發展趨勢，在課堂講解時穿行，開設與教學內容相關的專題講座，開拓學生的視野，對可靠度有較深入的了解。結果表明：通過學習拓展、前沿講解和專題講座，學生鞏固了所學知識，開闊了視野，豐富了結構可靠度的教學內容。

3.結合科研與實際工程，提升教師素質。做好科研課題，積極參加實際工程，可以有效提升教師的素質。做好科研，才能把握土木結構可靠度的快速發展，及時調整知識結構，拓展知識面，了解新技術和新方法。積極參加實際工程，才能提高動手能力，增強工程素質。實踐表明：通過將科研和工程實踐成果引入教學，能深入淺出，避免紙上談兵，有效增強教學效果。

4.考核辦法?？己瞬捎闷綍r成績和寫論文的形式，由于是小班，學生本科學習的背景不一樣，每個學生的論文題目和方向是不一樣的，迫使其獨立完成。經學生的實踐說明，這種考核方法是適合該課程特點的一種較好的考試辦法。它既可以促進學生掌握可靠度的基本內容，又可以增強學生分析問題和解決問題的能力，并對以后的碩士論文撰寫有幫助。

四、結束語。

在結構可靠度的教學實踐中，有如下幾點體會：（1）課程內容應盡可能地反映學科領域的發展現狀。課堂講義應反映一些較成熟的、工程上適用的較新研究成果，著重從方法和思路方面加以講解。（2）教學與學生擴展閱讀、自己查資料、寫論文相結合。培養學生自己就某個方向收集資料、提煉觀點的能力。（3）針對部分學生本科教學的背景差異，在課堂講授時，做一些查漏補缺的教學。該部分應簡單易懂，并給出進一步閱讀的參考書目或網址，以方便學生拓展閱讀。（4）教學與科研相結合。高水平的教學離不開科研，科研與教學相互促進，高質量的教學需要高質量科研的融入。

參考文獻：

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[2]GB50158—92，港口工程結構可靠度設計統一標準[S].北京：中國計劃出版社，1992.

[3]GB50199—94，水利水電工程結構可靠度設計統一標準[S].北京：中國計劃出版社，1994.

[4]GB50216—94，鐵路工程結構可靠度設計統一標準[S].北京：中國計劃出版社，1994.

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[8]GBJ68—84，建筑結構設計統一標準[S].北京：中國建筑工業出版社，1984.

[9]貢金鑫，魏巍巍.工程結構可靠性設計原理[M].北京：機械工業出版社，2007

篇(2)

關鍵詞：使用性能 檢測周期 衰變方程 可靠度

1 我國高速公路瀝青路面的檢測現狀

目前，我國高速公路路面養護、檢測手段基本上仍以低等級公路的檢測與養護思路為主，即主要靠養護巡查(肉眼判斷為主)，僅在需要大、中修時進行檢測，檢測方法基本上為一些效率與技術含量較低的方法，且多以人工方式為主。由于檢測手段落后，效率低，不可能對路面經常性地進行全面檢測，結果往往導致各種小修保養行為存在一定的盲目性，甚至不合理，也導致必要的大、中修養護不及時，或養護策略不一定能很好地針對破損原因來確定。

路面使用性能檢測的范圍主要包括：①路面平整度，②路面車轍深度，③路面彎沉，④路面摩擦系數，⑤路面破損，⑥路面構造深度。

2 高速公路瀝青路面使用性能的評價

瀝青路面狀況評價范圍包括平整度、破損、強度及抗滑系數，目前養護規范推薦的路面狀況指數(PCI)、路面強度系數(SSI)、行駛質量指數(RQI)、橫向力系數(SFC)等指標來評價，分為優、良、中、次、差5個等級。也有文獻建議高速公路路面使用性能評價采用強度、平整度、破損率、車轍和抗滑性能等五項指標。

在路面性能評價研究方面，以美國、加拿大、日本等為首的發達國家在這個領域的研究比較早，其中最有代表性的評價模型包括AASHO的PSI、日本的MCI和美軍工程研究實驗室的PCI。

3 高速公路瀝青路面使用性能衰變方程

本論文主要采用利用預測的方法對數據進行擴充，建立一個應用廣泛的衰變方程

針對京秦高速公路實測數據，我們假設了以下幾種衰變方程。[2]

①挪威模型

F=IRI1994/IRImean

式中IRI1994――1994年與1993年的IRI值之差

IRImean――1998年與1994年6年間IRI的平均值

②北京模型[2]

北京模型選用路況指數PCI、行駛質量指數RQI和結構性能（以路表彎沉和現有交通量共同特征）作為路面使用性能變量，使用性能變量選用路面使用年數。

PCI=100e■ PQI=ce■ L=■

式中y―路齡

a、b、c、d、m―參數

③路面使用性能的標準衰變方程

PPI=PPI01-exp-■■

式中PPI――使用性能指數（PCI、RQI或其綜合）

PPI0――初始使用性能指數

y――路齡

β、α――模型參數

衰變方程的確定：根據上述三個衰變方程，運用檢測公式3.1確定最優衰變方程，取偏差率最小者為最優。

h=|實測數據-預測數據|/實測數據 （3.1）

依據京秦高速檢測數據中的RQI（行駛質量指數）值與PSSI（路面強度指數）值，進行分析并確定最優檢測周期。

最后經過公式3.1比較得出標準衰變方程的偏差率為0.033，北京模型偏差率為0.0396，挪威模型明顯與實測數據不符所以排除。由上可知標準衰變方程最優。通過標準衰變方程預測與實際檢測數據比較，發現通過標準衰變方程預測值和實際值接近。

4 檢測周期的確定

經過對京秦高速各年檢測數據的分析并經過X2檢驗得出各年RQI和PSSI數據符合正態分布。根據各年的實測數據得各年的方差值利用軟件對方差σ進行預測。

得到σRQI=0.3784X2.0609

σRSSI=0.4465X1.6997

AASHTO《路面設計指南》對于不同功能等級的公路提供了所建議的可靠度水平，確定瀝青路面高速公路檢測的可靠度為95%。根據《公路瀝青路面養護技術規范(JTJ073.2-2001)》和文獻[5]，確定當RQI與PSSI≥75時的可靠度小于95%時要進行檢測。當檢測結束后對PSSI和RQI指標小于75的路段進行修補使該路段的PSSI或RQI達到100。然后再對PSSI和RQI的平均值和方差進行預測，確定接下來的檢測周期。利用可靠度理論算得的檢測周期見表4.1。

表4.1 以可靠度理論為基礎的檢測周期

5 結論

①現在使用的檢測周期大多都是固定不變的，不符合道路性能變化的實際情況。本文建議使用一種基于可靠度理論隨路面性能變化而變化的檢測周期。

②道路在使用初期各種病害較少，路面性能衰變較少。所以在使用初期可以適當減少檢測頻率，避免人力物力的浪費。

③道路在使用后期各種病害較多，路面性能衰減較大。所以在道路建成后期要避免檢測過于稀疏，使道路病害無法得到及時的排查和修復。

④而本文推出的檢測周期是基于京秦高速公路路面檢測數據得出的變檢測周期。這樣就可以避免出現前期檢測過于頻繁，后期檢測過于稀疏。

參考文獻：

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[5]支喜蘭，王威娜，張超.高速公路瀝青路面早期性能評價模型[J].西安：長安大學學報，2009.3.

[6]中華人民共和國交通部.《公路瀝青路面養護技術規范(JTJ073.2

篇(3)

【關鍵詞】地下結構；可靠度；隨機分析

Reliability analysis of underground structures

Liu Xiaoling

【Abstract】In the traditional methods, safety factors method is a way to consider the reliability analysis of structures in underground engineering. this method is suitable to be used in the engineering structures but the discreteness of factors is ignored. In this paper, the probabilistic character of the rock factors is analyzed, the stochastic analysis method of reliability analysis of under ground structures is presented,and the limitation of first - order quadric moment method in the unified standard for riliability design of engineering structrures is pointed out.

【Key words】underground engineering; stochastic analysis method; reliability analysis

1 巖土參數概率特征的研究

1.1 圍巖分級判據的可靠性研究

我國在圍巖分類和分級方面已有不少成果，可惜各部門還不統一。東北大學林韻梅［1］教授等提出圍巖穩定性動態分級法，李強［2］提出模糊聚類分析法。在動態分析法中對分級判據的分布進行初步分析，應用數理統計方法對分級判據進行研究，在定義分級判據可靠性的函數上，用柯爾莫洛夫法對其分布規律進行檢驗，提出了分級標準和分級方法的評價準則。

1.2 地質資料的概率處理

要從有限的勘探資料中獲得隧道全長或大型地下工程周邊圍巖的地質狀況和有關參數，必然存在不確定性和偶然性，可利用概率法可減少誤判的機率。如長江科學院包承綱［3］研究員等以概率方法處理水壩地基鉆孔之間的地層分界線，取得更為合理的結果。地層中常有一些異常地質點存在，如軟弱夾層、空洞等，他們對地下工程施工和運營有很大影響，為此首先要弄清楚它們出現的可能性、大概的位置及其性質，然后通過可靠度分析法去分析它們的影響。Bercher(1979)、Tang(1987)等都對某地區在給定鉆孔布置與地質歷史推斷情況下，對異常地質出現的概率和統計特征做過估計，先給予一個不出現異常的先驗概率，然后根據一系列鉆孔資料按Bayesion 公式推得修正的不出現概率和聯合分布。

1.3 土性參數的隨機場研究

土性參數變異系數可達0.29，比計算模型的不定性影響大得多。土性參數概率特征經歷了兩個階段，早期研究建立在隨機變量基礎上，后期研究集中在隨機場理論的應用上?？刂茙r土工程可靠度的是土性參數的空間平均值方差而不是點方差，因此土性參數的概率分析是一個隨機場問題。對于空間分布的地層，由于沉積和埋藏等條件的聯系，不同點之間雖有差別又有一定的相關性，這種相關性將隨二點距離的增大而減弱，因此相關距離是巖土可靠度隨機場研究中的一個重要參數。

2.作用效應隨機分析方法

作用效應是可靠度分析中重要的綜合隨機變量。目前大多采用有限元分析，對裂縫、節理發育的巖石地層主要有兩種方法：

a.利用連續介質力學理論，尋求反映不連續巖體特點的本構關系或把節理裂隙的力學性質作為附加條件加以考慮；

b.應用塊體理論，尋求關鍵塊。

2.1 隨機塊體理論

塊體理論是我國學者石根華［4］和美國學者R.Goodman首先提出的巖體工程分析方法，為巖體洞室和邊坡穩定分析開辟了新的途徑，在國際上受到重視并得到日益廣泛的應用。塊體理論中關于巖體被不連續的空間平面切割成分離塊體以及切割面上的力學參數c、Φ等都作為定值。由于實際巖體不連續面形成因素復雜，同一組不連續面的產狀在一定范圍內發生變化，連續空間平面切割成的變形狀空間塊體具有隨機性。河海大學王保田、吳世偉提出的隨機塊體理論，用隨機抽樣法尋找可動塊體的概率，并用一次二階矩法求關鍵塊的概率。二者結合可較好的解決已知結構面產狀概型和力學性態是隨機值的問題。

2.2 三維隨機邊界元法

地下結構的有限元分析特別是三維分析需要劃分許多單元，計算機工作量和對計算機內存的要求都很大。特別對無限區域的課題，在一定范圍內離散將忽略外方廣大區域的影響而帶來誤差，因此人們的注意力又轉到一些邊界解法上，相應的邊界單元法得到發展。針對地下結構分析中參數都具有明顯不確定性的特點，隨機邊界元法的研究和應用將對隧道可靠度分析起到新的推進作用。武漢水利電力學院潘國寧等提出的三維隨機邊界法是將邊界元計算過程作為函數轉換過程，再參數取值時對函數過程做泰勒展開，通過邊界計算得到應力和位移的均值；然后計算有關變量對參數的一階導數和二階導數在取均值時的值，最后考慮參數的變異性來分析計算結果的變異性。此法公式簡潔，計算工作量小，對隧道分析有重要參考價值。

2.3 圍巖參數的隨機反分析

由于圍巖的物理力學指標不容易確定，現場取樣試驗或直接測試資料也只是得到點特性而不是我們所要求的圍巖空間平均特性。因此，利用施工監測得到的位移信息反演求出圍巖參數的方法在一定條件下能滿足地下結構分析的要求。目前定值的反演分析比較成熟，已開發出很多程序可供應用。但是反演分析所依據的信息實際是帶有一定離散性的隨機變量，可靠度分析也要求反分析的結果能表示出概率特征。因此，隨機反分析也逐漸受到重視。同濟、北方交大、西南交大巖土和地下工程專業的博士研究生的論文都曾涉及隧道隨機反分析問題，目前采用的方法有傳統的蒙特卡洛法、隨機攝動法。

3.針對巖土工程特點的可靠度分析方法的新發展

《工程結構可靠度設計統一標準》（GB50153-2008）在附錄中推薦用一次二階矩法計算結構的可靠指標；同時指出對于變異系數很大、極限狀態方程非線性程度很高等情況，宜用更精確的方法計算。巖土物性變異性比較大，常呈現一定的相關性，如內摩擦角與內聚力之間負相關，容重與壓縮模量、內聚力等正相關，忽視這些相關性，會使計算結果出現誤差。目前針對相關性提出兩種改進方法，一是將相關變量變為互不相關的變量，新變量的方差矩陣是由原變量標準化后的方差矩陣構成；另一方法是將極限狀態方程的標準差展開后求得分離變量作為新變量的靈敏系數，在新的靈敏系數重反映與之相關的另一變量的影響；前者適用于多個相關的基本變量，后者只適用于兩個相關變量。

參考文獻

［1］ 林韻梅. 巖體基本質量定量分級標準BQ公式的研究［J］.巖土工程學報,1999,（04）

［2］ 李強. BP神經網絡在工程巖體質量分級中的應用研究［J］.西北地震學報,2002,（03）

［3］ 包承綱. 二期圍堰建設中若干關鍵技術問題的解決［J］.中國三峽建設,1999,（05）

［4］ 石根華. 一般自由面上多面節理生成、節理塊切割與關鍵塊搜尋方法［J］.巖石力學與工程學報,2006,（11）

篇(4)

關鍵詞：橋梁工程；時變可靠度；壽命預測；可靠指標

中圖分類號：TU997文獻標識碼： A 文章編號：

0引言

橋梁結構在服役期間，其抗力是隨時間不斷衰減的。而且，車輛荷載和人群荷載等活荷載是依賴于時間參數的隨機變量。因此，橋梁結構的可靠性也隨服役時間而變化。影響結構可靠性的很多因素都是與時間有關的，荷載效應就是一個隨機變量，通常用隨機過程來描述，因而引入了設計基準期的概念，設計基準期就是將隨機過程轉化為隨機變量所取的一個時間域[1]。

1橋梁時變可靠度

1.1橋梁抗力退化主要影響因素

橋梁由混凝土和鋼筋（包括預應力鋼筋）兩種材料組成，因此材料性能應考慮混凝土和鋼筋兩個方面。隨著時間的推移，這些影響因素的性能都會按不同規律變化，導致結構抗力產生相應的變化[2]。

1.2抗力衰減模型

一般來說，抗力隨時間的變化是非平穩隨機過程，要確定抗力的衰減規律是一個非常復雜的問題，為了計算上的簡化和實用化，可將非平穩隨機過程平穩化，即將抗力表示為：

（1）

式中：——初始時刻的抗力隨機變量；

——抗力退化和修理導致抗力恢復的隨機過程。

（1）國外抗力衰減模型

文獻[3]和文獻[4]建議了由于鋼筋銹蝕導致的混凝土梁抗彎承載力衰減函數：

（2）

表1抗力衰減模型

抗力時變規律如圖1所示。

圖1抗力變化規律曲線

（2）國內抗力衰減模型

國內學者根據實際檢測數據，對鋼筋銹蝕和混凝土強度時變模型進行了修正后，給出了如圖2所示的抗力時變規律。

圖2抗力變化規律曲線

1.3荷載概率模型

對于既有橋梁，一般都有10年以上的服役史，因此后續服役期的長度小于100年，后續服役基準期內汽車荷載效應最大值分布依然服從極值I型分布，其基本統計參數要根據后續服役期的長度重新計算，參考文獻[5]荷載隨機變量的統計參數見表2。

表2荷載隨機變量統計參數

1.4時變作用下的橋梁功能函數

對于實際工程中的橋梁結構，可根據橋梁結構所承受外荷載情況，設橋梁的恒載為G，認為恒載是一個不隨時間變化的值，汽車荷載為Q(t)，則在基本組合下橋梁某一狀態的功能函數為：

（3）

2連續剛構橋壽命預測的方法

2.1時變可靠度分析方法

時變可靠度分析中需要考慮荷載及抗力隨時間變化，從傳統分析的 R和 S 進步到 R(t）和S(t）。時間離散法是對結構服役期（或評估基準期）進行時間的離散，通過對時間的離散，可以得到劃分具體時間段的抗力及荷載，在各個時間段荷載、抗力分析的基礎上可以得到結構服役期（或評估基準期）的離散后的荷載及抗力。

2.2橋梁結構目標可靠指標

對于現有橋梁結構的可以將《工程結構可靠性鑒定標準》中可靠指標評定等級由a級、b級、c級、d級的定性描述向、、的定量劃分的轉變，見表3。

表3現有橋梁結構評定等級標準

其中：a級為符合國家現行標準規范要求；b級為略低于現在標準規范要求，但不影響安全及正常使用；c級為不符合國家標準規范要求，影響安全或正常使用；d級為嚴重不符合國家標準規范要求，不能正常使用。

2.3連續剛構橋壽命預測的流程

結合結構抗力時變特性，按照抗力衰減的特性，一定的時間間隔計算在每一個間隔內結構的體系可靠指標，比較與目標可靠指標的大小，以此來預測連續剛構橋的壽命。

壽命預測流程如圖3所示。

圖3壽命預測流程

3工程實例

某預應力連續剛構橋跨徑組合為90m+l70m×2+90m，為對稱結構，墩高為30m。箱梁頂面寬度為12m，箱體寬度為6.5m，跨中梁高為3.0m，其余梁高按二次拋物線變化。預應力鋼筋采用抗拉強度標準值=1860MPa的預應力鋼絞線，箱梁采用C55混凝土，其他采用C40混凝土。

由一次二階矩法計算可得各個離散階段下四種衰減模型對應的連續剛構橋體系可靠指標，繪制相應變化曲線如圖4所示。

圖4抗力及荷載衰減作用下的體系可靠指標

由以上分析可得，通常情況下，連續剛構橋可以按照國外模型Ⅱ及國內模型進行壽命預測，由國內模型可知，此連續剛構橋可繼續使用60年，根據國外模型Ⅱ可知，此連續剛構橋可繼續使用近40年，因此，結合國外模型Ⅱ及國內模型對實橋進行壽命預測，可得此橋使用壽命在40~60年之間。

4結語

根據國內外相關抗力衰減模型，繪制相應的抗力衰減規律曲線；采用時間離散法，歸納出時變可靠度下連續剛構橋體系可靠指標的計算方法；借鑒現有橋梁結構評定等級標準確定壽命預測時的目標可靠指標，提出了連續剛構橋使用壽命預測流程，為實橋工程的壽命預測提供方法支撐。

參考文獻

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Thoft-Christensen P, Baker M J. Structural reliability theory and its application [M]. Springer-verlag, Berlin, 1982

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篇(5)

關鍵詞：薄壁零件金屬板料沖壓模具加工可靠性分析

中圖分類號：TG76 文獻標識碼：A 文章編號：

Abstract: This paper first analyzes the reliability of thin-walled parts stamping process theory, and then influence in the given reliability index basis, into the instance data, conducted a study and Analysis on the reliability of integrated thin-wall parts stamping process, hope to cause attention.

Keywords: reliability analysis of machining thin-walled parts of sheet metal stamping die

中圖分類號：TG385.2文獻標識碼：A文章編號：

1、理論支持

在金屬板料的板料成形過程當中，相關參數往往帶有很明顯的不確定性特征，參數不確定性將使得金屬板料在成形過程當中的數值分析與現實結果同樣表現出一定的不確定性。相對于成形時間、板料厚度、以及參數變化而言，成形過程當中對于這部分數據的描述以及相應的變動有著極強的敏感性。除成形時間的長短能夠對板料變形程度產生影響以外，板料成形過程中也會在不同程度上受到材料特性、以及板料厚度的影響。

在當前技術條件支持下，板料成形過程當中材料特性概率的估計方式多選取為——FLD成形極限圖。一般意義上的成形極限圖當中，最大主應變往往會受到主應變值的抵制作用。同時，在變形板面當中，代表應變狀態的點能夠與FLC成形極限曲線相對應。換句話來說，FLC成形極限曲線可以說是在金屬板料成形過程當中，安全域與失效域之間的邊界代表。

金屬板料所表現出的成形過程以及結果同樣有著突出的分散性特征。從這一角度上來說，任何一個FLC成形極限曲線均有可能與安全域的可能邊界保持對應關系。若在FLD成形極限圖當中觀察得出：失效區域具備一個失效概率很高的應變狀態。那么，在此情況下，安全區域基本不可能發生失效的問題。

因此，在探討薄壁零件沖壓模具加工工藝過程可靠性當中，FLC成形極限曲線在FLD成形極限圖當中所反應出的垂直位置主要受到兩個方面因素的影響：（1）板料厚度指標；（2）硬化系數指標。上述兩項指標中任意一項的提升均對整個加工工藝過程可靠性的提升而言有重要意義。

2、可靠性分析

在研究薄壁零件沖壓模具加工工藝過程可靠性當中，最主要的工作內容在于：對薄壁零件在深度拉伸過程當中，金屬板料可成形質量觀念的量化。這一量化的過程即分析加工工藝過程可靠性的最佳方式。常規意義上來說，金屬板料可成形質量觀念的量化需要借助于對隨機變量向量的方式實現。在FLD成形極限圖當中，點云可采取不同的形狀（這也就是說：金屬板料當中不同的點可能與FIC成形極限曲線相接近）。因此，對薄壁零件沖壓模具加工工藝過程可靠性水平產生影響的諸多指標（包括硬化系數指標、板料厚度指標、以及成形時間指標等在內），這部分指標均可視作是服從正態分布的獨立隨機變量。隨機變量所表現出的隨機變化程度會對金屬板料所加工成形零件的表面褶皺產生突出影響。而為了進一步得出可靠性的數據情況，需要采取的計算步驟為：首先，在響應面法作用下，對極限狀態函數進行求解，進而需要在一次二階矩法作用下，對可靠度進行求解。本文現結合數據資料，就薄壁零件沖壓模具加工工藝過程的可靠性情況進行綜合研究與分析。

若影響薄壁零件沖壓模具加工工藝過程可靠性的各項關鍵指標的平均值以及標準差均為已知狀態：（1）硬化系數指標：平均值為0.21，標準差為0.02；（2）板料厚度指標：平均值為0.50，標準差為0.05；（3）成形時間指標：平均值為11.60，標準差為0.30。上述指標已知狀態下，需要通過Box-Behnken 抽樣方法完成對各個樣本點響應值的計算作業。

同時，除樣本點1#為中心點以外，樣本點2#~15#均為邊中點。按照此種方式，可對應得出各樣本點取值狀態下的成形極限示意圖（通過有限元模擬的方式得出）。按照上述方式，可得到在FLD成形極限圖當中，最小邊界安全的響應值。以響應值為已知數值，可建立在MATLAB編程計算的基礎之上，得出薄壁零件金屬板料在沖壓模具加工工藝成形過程中的響應面函數。在此計算過程當中，由于最小的邊界安全最大臨界值為0.10，則可以帶入并計算得出相應的極限狀態函數，最后通過引入可靠度指標的方式，得出此狀態下的加工工藝過程可靠度。

3、結束語

在有關薄壁零件沖壓模具加工工藝過程可靠性分析的過程當中，會對可靠性分析結果產生直接影響的因素包括：（1）板料厚度指標；（2）硬化系數指標；（3）成形時間指標?？紤]到極限狀態函數處于未知狀態，因此需要借助于響應面法的方式對該狀態函數進行求解，最終在一次二階矩法的輔助下，完成對可靠度的計算與求解。通過此種方式，能夠在薄壁零件進行沖壓模具制造之間，通過對上述影響因素的預先設置，來達到控制加工工藝過程可靠性的目的，由此能夠合理降低加工過程中零件表面的褶皺問題，降低失效率，提高加工精度與加工質量。

參考文獻：

[1] 王繼利,楊兆軍,李國發等.沖壓機床可靠性綜合仿真預測方法[C].//2012年全國機械行業可靠性技術學術交流會暨第四屆可靠性工程分會第四次全體委員大會論文集.2012:14-17.

篇(6)

論文摘要：水泥混凝土路面是當前高等級公路的一種主要結構形式，本文對具體設計中的幾個問題作一探討，供大家參考。

1 前言

水泥混凝土路面有很多的優點：路面強度高、承載能力大，耐磨耗能力強，能見度好，使用壽命長，養護費用少，行車的油耗也較瀝青路面少10％——15％，正因為有這些優點，所以水泥混凝土路面在許多省市廣泛使用，也取得了比較好的效果。

80年代至90年代初期，我國的水泥混凝土路面建設呈現一個高峰期。但從道路使用運營狀況來看，大多數的水泥混凝土路面難以達到20一30年的設計使用年限，并且出現一些較嚴重的缺陷，如路面的早期斷裂、錯臺邊角破損、平整度及粗糙度差等給行車和養護帶來一定的困難，且不易處理，修復費用高難度大。究其原因，除了設計施工質量問題外、還有各種自然因素的影響。因此本文將從設計構造的角度，就如何提高水泥混凝土路面的使用性能，有效的控制路面的缺陷，結合自己的實踐體會與具體做法提出一些探討意見，供同仁參考討論。

2 水泥混凝土路面設計中的理論依據問題

2．1 路面設計指標可靠度的分折

公路工程結構的設計安全等級為3個等級．路面工程的安全等級僅考慮高速公路。一級公路和二級公路的路面，相應的安全等級要求規定為一級、二級和三級。為三級和四級公路路面增加一個設計安全等級-- 四級。并規定了相應的設計基準期為20MPa；而設計安全等級為四級的路面結構的目標可靠指標和目標可靠度．系按前三級的數值級差遞降得到的。按施工技術、施工質量控制和管理要求達到和可能達到的具體水平．選用其他等級。降低選用的變異水平等級，須增加混凝土面層的設計厚度要求；而提高選用的變異水平等級．則可降低混凝土面層的設計厚度或混凝土的設計強度要求?？赏ㄟ^技術經濟分析和比較予以確定 但對于高速公路的路面，為保證優良的行駛質量，不宜降低變異水平等級 材料性能和結構尺寸參數的變異水平等級．按施工技術、施工質量控制和管理水平分為低、中、高三級 由滑?；蜍壍朗绞┕C械施工．并進行認真，嚴格的施工質量控制和管理的工程．可選用低變異水平等級。由滑?；蜍壍朗绞┕C械施工，但施工質量控制和管理水平較弱的工程，或者采用小型機具施工，而施工質量控制和管理認真、嚴格的工程可選用中低變異水平等級。采用小型機具施工，施工質量控制和管理水平較弱的工程?？蛇x用高變異水平等級。

設計時．可依據各設計參數變異系數值在各變異水平等級變化范圍內的情況選擇可靠度系數。目標可靠度是所設計路面結構應具有的可靠度水平。它的選取是一個工程經濟問題：目標可靠度定得較高，則所設計的路面結構較厚，初期修建費用較高。但使用期間的養護費用和車輛運行費用較低；目標可靠度定得較低，初期修建費用可降低，但養護費用和車輛運行費用需提高。通常采用“校準法”來確定目標可靠度?！靶史ā笔菍Π船F行設計規范或設計方法設計的已有路面進行隱含可靠度的分析，參照隱含可靠度制定目標可靠度，則所設計的路面結構接納了以往的工程設計和使用經驗，包含了與原有設計方法相等的可接受性和經濟合理性。

2．2 交通量計算取值的分析

軸載換算公式是以等效疲勞斷裂損壞原則導出的。對于同一路面結構，軸載和標準軸載產生相同疲勞損耗時。才能等效換算。在交通調查分析雙向交通的分布情況時，應選取交通量方向分配系數，一般可取0.5；并依據設計公路的車道數．確定交通量車道分配系數(應剔除2軸4輪以下的客、貨車交通量)，即為設計車道的年平均日貨車交通量ADTT，然后用軸載當量換算系數法或車輛當量軸載系數法求得)，再根據設計基準期l和輪跡分布系數、交通量增長率求得累計f 用次數N，確定交通分級。

2．3 水泥混凝土路面結構組合的設計分析

對于路基用土．高液限粘土及含有機質細粒土．不能用做高速公路和一級公路的路床填料或二級和二級以下公路的上路床填料；高液限粉土及塑性指數大于16或膨脹率大于3％的低液限粘土，不能用做高速公路和一級公路的上路床填料。因條件限制而必須采用上述土做填料時，應摻加石灰或水泥等結合料進行改善。對于基層材料選擇時。特重交通適宜貧混凝土、碾壓混凝土或瀝青混凝土時，設計計算應按復合式路面分析。且強度以試驗為準 對水泥混凝土面層下基層的首要要求是抗沖刷能力不耐沖刷的基層表面。在滲入水和荷載的共同作用下會產生淤泥、板底脫空和錯臺等病害，導致行車的不舒適，并加速和加劇板的破裂?；炷撩鎸酉虏捎秘毣炷粱鶎?，主要是為了增加基層的抗沖刷能力，并不要求它有很高的強度。高強度的貧混凝土并不能使面層厚度降低很多，反而會增加混凝土面層的溫度翹曲應力，并產生會影響到面層的收縮裂縫。另外．新規范取消了基層頂面綜合模量的規定值的要求。

對于面層板來說，我國絕大部分混凝土路面的橫向縮縫均未設傳力桿。不設傳力桿的主要原因是施工不便。但接縫是混凝土路面的最薄弱處，唧泥和錯臺病害，除了基層不耐沖刷外．接縫傳荷能力差也是一個重要原因。同時，在出現唧泥后。無傳力桿的接縫由于板邊撓度大而容易迅速產生板塊斷裂。此外，接縫無傳力桿的舊混凝土面層在考慮設置瀝青加鋪層時．往往會因接縫傳荷能力差易產生反射裂縫而不得不加大加鋪層的厚度。為了改善混凝土路面的行駛質量，保證混凝土路面的使用壽命，便于在使用后期鋪設加鋪層，新規定了在承受特重和重交通的普通混凝土面層的橫向縮縫內必須設置傳力桿。另外，新規范僅強調了在鄰近橋梁或其他固定構造物處設置脹縫，取消了變坡點、小半徑曲線設脹縫的限制，使行車更順暢。

3 路面接縫處理的設計

水泥混凝土路面接縫多，易于損壞，尤其是脹縫位置面板破損較為普遍和嚴重。有的道路在通車l～3年后逐步破碎損壞。破損率高達50％～90％ 以上。究其原因是多方面，影響因素也復雜，但筆者認為主要是脹縫的構造問題、施工工藝及管理問題。從脹縫設計構造的角度主要解決位置設置、構造型式、傳力桿設置和面板局部加強。脹縫設置應遵循新頒水泥混凝土路面設計規范第4．2．5條規定外，要盡可能少設或不設脹縫，特別是平縱線形標準較高的平原微丘地形設置長間距脹縫，或只在結構物銜接處。這一點已經在國外工程中得到證實。其次一般常用的脹縫型式為設傳力桿和不設傳力桿兩大類，不設傳力桿的脹縫其傳荷能力較差，在重車反復作用下，脹縫的兩側容易發生錯臺。而設傳力桿的脹縫，其傳荷性能較好，從實際的應用效果來看，設傳力桿的脹縫能較好的抑制脹縫病害，因此建議對于交通量大、重載車多的公路和城市道路采用傳力桿的脹縫為最佳；反之可采用不設傳力桿的枕梁式脹縫。但為了減少車輛反復沖擊作用．枕梁上最好設置一層緩沖橡膠墊。根據傳荷受力的需要設置傳力桿。傳力桿宜用

直徑為32～35 較粗的光園鋼筋，同時脹縫兩側30～40mm 面板范圍內因傳力桿存在而受力復雜，應在脹縫兩側30～40cm水泥混凝土板內布置加強鋼筋。

4 結束語

綜上所述．在公路水泥混凝土路面設計中，還有許多問題．只有認真研究設計規范，并結合生產實際，才能設計出經濟合理的路面結構。

參考文獻

[1][1] JTG D40—2002公路水泥混凝土路面設計規范.

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【關鍵詞】邊坡穩定；防護技術；公路；邊坡破壞

1.引言

當前我國正加大基礎建設的力度，以響應國民經濟的快速發展。公路等級越來越高，一些公路所處的地形也更加復雜。公路邊坡防護工程難度加大，其解決邊坡的穩定問題具有實際的工程安全可靠度意義和經濟性價值。一直以來，路基邊坡的綜合防護是公路建設的薄弱環節，其造成的安全隱患和經濟損失也一般是不可小覷的[1]。

2.邊坡穩定理論

2.1 邊坡穩定理論的發展

邊坡穩定分析最早出現于十八世紀，當法國某軍隊修建土質工事時對其邊坡的穩定進行了穩定性分析[2]。之后一百年后，人們大量的修建運河、鐵路以及大土壩，使人們逐漸意識到這些構筑物的邊坡穩定研究的必要性。隨著這項與研究的發展，邊坡穩定問題成為巖土工程的經典問題之一。早期的理論研究建立在與實際有一定出入的條件基礎之上，為半理論半經驗性質，分析的方法并不完善。研究的成果與實際結果有較大出入。

邊坡穩定研究另一個比較有里程碑意義的是1950年土力學專家太沙基發表了題為《滑坡機理》的論文。該論文對滑坡產生的過程、起因以及判定方法進行了論述，為之后邊坡穩定的研究奠定了基礎。到了20世紀60年代，一些大型大壩、巖體失穩事故的發生，更加促使了邊坡穩定研究的發展。這時的理論研究逐漸采用彈塑性理論，使研究成果更加接近實際。

2.2 邊坡穩定分析方法

如今邊坡穩定問題分析方法較多。最常用的是極限平衡分析法和有限元法。極限平衡法將滑動帶上土體豎向劃分為若干土條，列出這些土條的靜力平衡方程，從而計算出邊坡安全系數。極限平衡法較容易理解掌握，但得到的安全系數不夠準確，與實際監測結果有一定差異。有限元法計算結果較為真實，且不必事先假定滑動體形狀位置，缺點是不能直接得到安全系數，工程應用不方便。

3.邊坡的破壞形式

邊坡破壞常發生于巖土軟弱處和強風化段。某公路邊坡破壞實例如圖1所示。為保證行車安全，應注意檢查邊坡的變化，及時進行加強防護。通常其破壞形式如下幾種[3]：

（1）滑坡：巖土在重力作用下無支撐力整體向下方滑動。通常發生于河流、雨水沖刷后以及人為切割較多坡腳后。當坡體頂部超載后也易發生此現象?；赂鶕W特征可分為牽引式和推移式。牽引式滑坡起因是下部先滑動，導致上部土體失去支撐作用繼而變形滑動，發生速度較為緩慢。推移式滑坡則是上部土體受到擠壓后向下移動，并擠壓下面的土體，常見于上部堆載的情況。

（2）崩塌：陡坡上巖層本身不穩定，容易在外界的擾動下發生突然的脆性破壞。崩塌發生速度極快，無明顯的滑動面。雖然剝落的巖體總體積一般并不大，但其發生突然，若路面有行人車輛，則很難避開。

（3）剝落：巖土表面在風化作用下與母體脫離。

圖1 邊坡破壞實例

4.邊坡失穩的防護措施

邊坡穩定防護措施可分為淺層的防護與深層加固治理以及二者的綜合治理方法。

4.1 淺層防護措施

（1）坡面防護。坡面防護主要方法有種植植被，抹面，捶面等。當邊坡較為穩定，表面只輕微沖刷，且土質環境適宜草類生長，可采用種植草體方法防止土坡表面的沖刷。當坡面易風化或沖刷嚴重時，可用材料抹面形成整體性較好的表面。

以某公路工程為例，其表層土為膨脹土則其開挖后原本穩定的土層現在表層，土體所受到的擾動較大，較容易發生失穩問題。此時應特別注意對坡面的加固防護。該項目表層采用混凝土骨架，主要為方格和拱形護坡并結合使用植被護坡[4]。

（2）地面排水。

從造成土坡失穩的原因分析中可知水對土坡失穩的重要影響，因此必須將表層水及時排出，防止地面水變成地下水，減少水對土坡的擾動。地面排水主要有以下幾類，在挖方路基的路肩外側；挖方路基上方適當位置以對流向路基的水流截流；用以引出低洼積水的排水溝等。

（3）沖刷防護。用以防止邊坡的被沖刷以及受大氣影響，多采用護面墻。護面墻的坡度應滿足整體的穩定要求。

4.2 深層防護措施

（1）排除地下水。不僅應對地表水及時排除，對地下水更應注意其水位變化，并及時制定應對措施。深層地下水的排除方式有：滲溝排水、集水井排水、平溝排水及滲水隧洞排水。

（2）巖土錨固技術。采用拉桿將土坡錨固在穩定的巖層上，充分利用穩定巖層的作用力，提高土坡整體的穩定性。該方法在幾乎不增加結構自重的基礎上確保了巖土的穩定，減輕了下部土體基礎的作用力，更加確保了結構安全性。該方法經濟性安全性明顯，故在巖土工程中廣泛應用。

（3）土釘支護。該方法經濟可靠施工方便，在工程中推廣迅速。土釘與周圍土體充分接觸，形成組合體。當土體變形滑落時，土釘受到粘結力受拉，約束了土體的進一步滑動。

4.3 邊坡淺層、深層結合的防護措施

（1）擋土墻。擋土墻可分為重力式擋土墻和輕型擋土墻、懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻等。在公路邊坡支護中重力式擋土墻應用較多，其依靠自身重力抵抗側向土壓力，防止墻身后土體的失穩滑動。該方法應用于夾雜大孤石的殘積土邊坡常不成功。因為此類邊坡蠕動變形大。應采用土釘掛土工格柵后再在表層種植植被。

（2）抗滑樁?？够瑯妒褂脴洞┻^滑坡面直接錨固在穩定巖層一定深度范圍內，可以抵抗一定的滑坡作用力，阻止滑坡體的滑動狀態，增加邊坡安全系數?？够瑯犊梢杂行У慕鉀Q一些難度較大的工程，因此該發展較為迅速。抗滑樁樁位布置靈活，可設置在抗滑效果最有利的位置。使用抗滑樁需要注意的是使用壽命。幾年之后抗滑樁經常會出現推移甚至傾倒事故。理論上是由于土壓力理論的缺陷，沒有考慮土體的蠕動的物理現象?，F在可加固土體自身加強結構的整體性以提高土坡穩定性。

另外公路路線的選擇直接關系到邊坡的穩定性。合理的公路平縱面設計可以減少大填大挖，減少對山體的破壞。避免高填深挖，在丘陵地區盡量按地形順其自然的設置邊坡。對山路路線不宜過度追求平直。要充分利用地形，恰當使用人工構造物如錨桿、噴射砼、加筋擋土墻等，減少對環境的影響。

邊坡的穩定性驗算應采用適宜的方法和合理的參數。應充分考慮各計算參數的隨機性和模型的不確定因素[5]。另外應從法制上保證公路建設的順利進行，建立健全法律體系，采用強制手段保證公路建設的可持續發展，全面提高公路的建設質量。

參考文獻

[1] 姚金強.淺談邊坡穩定及加固[J].民營科技，2012（1）.

[2] 儒.邊坡穩定及抗滑樁加固分析研究[D].長安大學，2013.

[3] 劉金良.公路邊坡穩定與防護問題[J].科技情報開發與經濟，2004（14）