可靠度理论论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇可靠度理论论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：教学方法；《工程结构可靠度》；土木工程

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）35-0078-03

随着科技的发展，土木工程的相关规范已经逐步过渡到基于概率的设计方法，即考虑结构可靠度的设计方法。1998年出台了国际标准，《结构可靠性总原则》ISO2394：1998，2002年，考虑结构可靠度的欧洲新规范《结构设计基础》（EN1990：2002）出台，2008年，我国的新国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》颁布。规范颁布至今时间不长，相关的教育教学还不完善。目前本科阶段没有《结构可靠度》这门课，土木研究生只是选修课。本文针对我校研究生的现状，谈谈《工程结构可靠度》这门课的教学和体会。

一、《结构可靠度》开设的必要性

《工程结构可靠度设计统一标准》1992年第一版颁布以来，各土木行业也陆续颁布了相应的可靠度统一标准，包括港口工程结构可靠度设计统一标准（GB50158—92），水利水电工程结构可靠度设计统一标准（GB50199—94），铁路工程结构可靠度设计统一标准（GB50216—94），公路工程结构可靠度设计统一标准（GB/T50283—1999）。2008年第二版的《工程结构可靠度设计统一标准》，对第一版进行了修订并增加了对既有结构可靠性的评定。《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）也是修订版。各标准的执行，标志着普遍设计方法的进步，它从原规范的经验系数法转到以概率为基础的极限状态设计法。这种设计方法的转变，具有普遍性，涉及到结构工程的各种行业，包括土木、水电、建筑、铁路、公路、港口等等。相关的从业工程技术人员也经历了以经验为主的安全系数法的旧规范到基于可靠度理论的极限状态法设计的新规范的“转轨”。新近入行的技术人员不必“转轨”，直接采用新规范，但新规范的基础——可靠度理论，只在极少数大学开设，这造成了理论与实践的脱节，学生从业后对规范理解不够深入和透彻。面对规范的“转轨”，我校的相应教学还没跟上，作为规范的核心内容工程结构可靠度原理在本科阶段是不学的。事实上，为了方便学生以后从事土木工程，需要在本科生阶段就进行教学，可以在本科生高年级开设。目前只在研究生阶段学习，除了了解基于可靠度的规范外，也为学生科研提供了新方法，开拓了视野。

二、《工程结构可靠度》教学体系探讨

《工程结构可靠度》教学体系，应包括可靠度分析的基本方法，可靠度方法在不同地区、不同行业的实施情况，即规范，可靠度研究的进展情况，让学生对可靠度在土木行业的应用和研究有较深入的理解，为学生的研究开阔视野。具体分析有以下几点。

1.教学目的。《结构可靠度分析》是为土木研究生开设的课程。本课程主要介绍结构分析中的可靠度理论、方法和应用。目前我国工程结构设计，已从传统的安全系数的方法转变为基于可靠度理论的状态设计方法。传统的设计方法没有充分考虑设计参数的不确定性，而可靠度理论则较充分地考虑了参数的随机变异性，广义可靠度则还能进一步考虑模糊不确定性和未确知性，是结构设计理论与实践发展的必然方向。课程目的是通过教学让学生学会从随机概率分析的角度来处理力学和结构问题。

2.教学内容选择。工程结构可靠度教学采用的教材是《工程结构可靠性设计原理》，参考教材是《结构可靠度理论》，内容包括：工程结构可靠度研究历史简介，传统设计方法和半概率设计方法，中心点法——次二阶矩理论之一，验算点法——次二阶矩理论之二，荷载及抗力的统计分析，近似概率法的应用，材料性能的质量要求和控制，以及工程结构可靠度理论发展中的几个问题。本课程学习的重点是一次二阶矩理论、概率极限设计实用表达式和结构体系可靠度。由于是研究生课程，在讲授时增加了结构的稳健性与抗倒塌设计，既有结构可靠性评估，又有岩土工程可靠度等内容，为学生科研提供参考。

3.教学方法。当今教育注重知识讲授与能力培养的统一。知识是能力的基础，能力是已获知识应用的手段和体现。（1）在课堂教学方法上，采用小班教学，课堂教学方式相对比较灵活。根据教学内容的不同可采用讲解、回答问题、讨论、自学等多种教学方式。（2）将多种教学手段引入教学体系。除常规教学手段外，还可采用多媒体技术，比如ppt、视频、动画，以形象直观地展示教学内容，使学生理解更加容易，另外，由于土木工程的普遍性，还可以采用带学生现场参观的形式，拉近课堂与现实的距离。这些教学表现形式的多样化，大大提高了教学效率和质量。（3）提升学生的科研意识。课堂上重视科研现状和科研前沿的介绍，让学生了解相关方面的研究情况。

4.重视应用网络。在互连网发达的今天，学生上网几乎成了习惯。充分利用这个条件，让学生从网上搜集资料，自己了解和解决一些对他们相对有难度的问题。培养学生搜集、查阅资料、综合资料的基本科研能力。

5.提高教师素质。教师的素质直接关系着教学的质量和效果。深厚的基础理论和广博的专业知识，一定的生产实践经验，相当的科学研究能力，是对现代大学教师的时代要求。教师须注重调整知识结构体系，努力学习新技术，才能保证在教学中有效地提高讲授的质量，较好地提升学生的工程意识和科研意识。当然，作为教师的一般素质要求的提升也不可懈怠，比如表达能力、与学生互动的能力、敏感捕捉学生疑惑点的能力等。教师自身素质的提升，是保证土木《工程结构可靠度》良好教学效果的动力和源泉。

三、《工程结构可靠度》教学实践总结

结合教学实践，下面是对《工程结构可靠度》的教学实践总结。

1.精心组织教学，全力保证教学质量。在学生掌握结构可靠度教学目的的基础上，让学生学会如何把结构可靠度用于自己的研究领域；利用多样化的教学手段，培养学生理解、解决实际问题的能力。

2.拓展课堂教学，开展多层次多种形式的教学活动。对于可靠度相关的概率、数理统计、随机振动等数学知识，采用重点讲解与学生自主学习相结合，对于规范现状及发展趋势，科研现状及发展趋势，在课堂讲解时穿行，开设与教学内容相关的专题讲座，开拓学生的视野，对可靠度有较深入的了解。结果表明：通过学习拓展、前沿讲解和专题讲座，学生巩固了所学知识，开阔了视野，丰富了结构可靠度的教学内容。

3.结合科研与实际工程，提升教师素质。做好科研课题，积极参加实际工程，可以有效提升教师的素质。做好科研，才能把握土木结构可靠度的快速发展，及时调整知识结构，拓展知识面，了解新技术和新方法。积极参加实际工程，才能提高动手能力，增强工程素质。实践表明：通过将科研和工程实践成果引入教学，能深入浅出，避免纸上谈兵，有效增强教学效果。

4.考核办法。考核采用平时成绩和写论文的形式，由于是小班，学生本科学习的背景不一样，每个学生的论文题目和方向是不一样的，迫使其独立完成。经学生的实践说明，这种考核方法是适合该课程特点的一种较好的考试办法。它既可以促进学生掌握可靠度的基本内容，又可以增强学生分析问题和解决问题的能力，并对以后的硕士论文撰写有帮助。

四、结束语。

在结构可靠度的教学实践中，有如下几点体会：（1）课程内容应尽可能地反映学科领域的发展现状。课堂讲义应反映一些较成熟的、工程上适用的较新研究成果，着重从方法和思路方面加以讲解。（2）教学与学生扩展阅读、自己查资料、写论文相结合。培养学生自己就某个方向收集资料、提炼观点的能力。（3）针对部分学生本科教学的背景差异，在课堂讲授时，做一些查漏补缺的教学。该部分应简单易懂，并给出进一步阅读的参考书目或网址，以方便学生拓展阅读。（4）教学与科研相结合。高水平的教学离不开科研，科研与教学相互促进，高质量的教学需要高质量科研的融入。

参考文献：

[1]GB50153—92，工程结构可靠度设计统一标准[S].北京：中国计划出版社，1992.

[2]GB50158—92，港口工程结构可靠度设计统一标准[S].北京：中国计划出版社，1992.

[3]GB50199—94，水利水电工程结构可靠度设计统一标准[S].北京：中国计划出版社，1994.

[4]GB50216—94，铁路工程结构可靠度设计统一标准[S].北京：中国计划出版社，1994.

[5]GB/T50283—1999，公路工程结构可靠度设计统一标准[S].北京：中国计划出版社，1999.

[6]赵国藩，贡金鑫，赵尚传.我国土木工程结构可靠性研究的一些进展[J].大连理工大学学报，2000，（3）.

[7]中华人民共和国国家标准，工程结构可靠性设计统一标准（GB50153-2008）[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[8]GBJ68—84，建筑结构设计统一标准[S].北京：中国建筑工业出版社，1984.

[9]贡金鑫，魏巍巍.工程结构可靠性设计原理[M].北京：机械工业出版社，2007

篇(2)

关键词：使用性能 检测周期 衰变方程 可靠度

1 我国高速公路沥青路面的检测现状

目前，我国高速公路路面养护、检测手段基本上仍以低等级公路的检测与养护思路为主，即主要靠养护巡查(肉眼判断为主)，仅在需要大、中修时进行检测，检测方法基本上为一些效率与技术含量较低的方法，且多以人工方式为主。由于检测手段落后，效率低，不可能对路面经常性地进行全面检测，结果往往导致各种小修保养行为存在一定的盲目性，甚至不合理，也导致必要的大、中修养护不及时，或养护策略不一定能很好地针对破损原因来确定。

路面使用性能检测的范围主要包括：①路面平整度，②路面车辙深度，③路面弯沉，④路面摩擦系数，⑤路面破损，⑥路面构造深度。

2 高速公路沥青路面使用性能的评价

沥青路面状况评价范围包括平整度、破损、强度及抗滑系数，目前养护规范推荐的路面状况指数(PCI)、路面强度系数(SSI)、行驶质量指数(RQI)、横向力系数(SFC)等指标来评价，分为优、良、中、次、差5个等级。也有文献建议高速公路路面使用性能评价采用强度、平整度、破损率、车辙和抗滑性能等五项指标。

在路面性能评价研究方面，以美国、加拿大、日本等为首的发达国家在这个领域的研究比较早，其中最有代表性的评价模型包括AASHO的PSI、日本的MCI和美军工程研究实验室的PCI。

3 高速公路沥青路面使用性能衰变方程

本论文主要采用利用预测的方法对数据进行扩充，建立一个应用广泛的衰变方程

针对京秦高速公路实测数据，我们假设了以下几种衰变方程。[2]

①挪威模型

F=IRI1994/IRImean

式中IRI1994――1994年与1993年的IRI值之差

IRImean――1998年与1994年6年间IRI的平均值

②北京模型[2]

北京模型选用路况指数PCI、行驶质量指数RQI和结构性能（以路表弯沉和现有交通量共同特征）作为路面使用性能变量，使用性能变量选用路面使用年数。

PCI=100e■ PQI=ce■ L=■

式中y―路龄

a、b、c、d、m―参数

③路面使用性能的标准衰变方程

PPI=PPI01-exp-■■

式中PPI――使用性能指数（PCI、RQI或其综合）

PPI0――初始使用性能指数

y――路龄

β、α――模型参数

衰变方程的确定：根据上述三个衰变方程，运用检测公式3.1确定最优衰变方程，取偏差率最小者为最优。

h=|实测数据-预测数据|/实测数据 （3.1）

依据京秦高速检测数据中的RQI（行驶质量指数）值与PSSI（路面强度指数）值，进行分析并确定最优检测周期。

最后经过公式3.1比较得出标准衰变方程的偏差率为0.033，北京模型偏差率为0.0396，挪威模型明显与实测数据不符所以排除。由上可知标准衰变方程最优。通过标准衰变方程预测与实际检测数据比较，发现通过标准衰变方程预测值和实际值接近。

4 检测周期的确定

经过对京秦高速各年检测数据的分析并经过X2检验得出各年RQI和PSSI数据符合正态分布。根据各年的实测数据得各年的方差值利用软件对方差σ进行预测。

得到σRQI=0.3784X2.0609

σRSSI=0.4465X1.6997

AASHTO《路面设计指南》对于不同功能等级的公路提供了所建议的可靠度水平，确定沥青路面高速公路检测的可靠度为95%。根据《公路沥青路面养护技术规范(JTJ073.2-2001)》和文献[5]，确定当RQI与PSSI≥75时的可靠度小于95%时要进行检测。当检测结束后对PSSI和RQI指标小于75的路段进行修补使该路段的PSSI或RQI达到100。然后再对PSSI和RQI的平均值和方差进行预测，确定接下来的检测周期。利用可靠度理论算得的检测周期见表4.1。

表4.1 以可靠度理论为基础的检测周期

5 结论

①现在使用的检测周期大多都是固定不变的，不符合道路性能变化的实际情况。本文建议使用一种基于可靠度理论随路面性能变化而变化的检测周期。

②道路在使用初期各种病害较少，路面性能衰变较少。所以在使用初期可以适当减少检测频率，避免人力物力的浪费。

③道路在使用后期各种病害较多，路面性能衰减较大。所以在道路建成后期要避免检测过于稀疏，使道路病害无法得到及时的排查和修复。

④而本文推出的检测周期是基于京秦高速公路路面检测数据得出的变检测周期。这样就可以避免出现前期检测过于频繁，后期检测过于稀疏。

参考文献：

[1]乔立群，马震，郭楣.高速公路沥青路面路况检测[J].黑龙江：黑龙江交通科技，2008年，第11期.

[2]David Pushkin P.E. Integrating Preventive Maintenanee and Pavement Management[J]，TRB2004AllllualMeeting，2001.

[3]孙立军等.《沥青路面结构行为理论》[M].上海：同济大学出版社.

[4]娄峰.基于模糊理论的沥青路面可靠性分析[D].湖南：湖南大学道路与铁道工程硕士论文，2004.

[5]支喜兰，王威娜，张超.高速公路沥青路面早期性能评价模型[J].西安：长安大学学报，2009.3.

[6]中华人民共和国交通部.《公路沥青路面养护技术规范(JTJ073.2

篇(3)

【关键词】地下结构；可靠度；随机分析

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 岩土参数概率特征的研究

1.1 围岩分级判据的可靠性研究

我国在围岩分类和分级方面已有不少成果，可惜各部门还不统一。东北大学林韵梅［1］教授等提出围岩稳定性动态分级法，李强［2］提出模糊聚类分析法。在动态分析法中对分级判据的分布进行初步分析，应用数理统计方法对分级判据进行研究，在定义分级判据可靠性的函数上，用柯尔莫洛夫法对其分布规律进行检验，提出了分级标准和分级方法的评价准则。

1.2 地质资料的概率处理

要从有限的勘探资料中获得隧道全长或大型地下工程周边围岩的地质状况和有关参数，必然存在不确定性和偶然性，可利用概率法可减少误判的机率。如长江科学院包承纲［3］研究员等以概率方法处理水坝地基钻孔之间的地层分界线，取得更为合理的结果。地层中常有一些异常地质点存在，如软弱夹层、空洞等，他们对地下工程施工和运营有很大影响，为此首先要弄清楚它们出现的可能性、大概的位置及其性质，然后通过可靠度分析法去分析它们的影响。Bercher(1979)、Tang(1987)等都对某地区在给定钻孔布置与地质历史推断情况下，对异常地质出现的概率和统计特征做过估计，先给予一个不出现异常的先验概率，然后根据一系列钻孔资料按Bayesion 公式推得修正的不出现概率和联合分布。

1.3 土性参数的随机场研究

土性参数变异系数可达0.29，比计算模型的不定性影响大得多。土性参数概率特征经历了两个阶段，早期研究建立在随机变量基础上，后期研究集中在随机场理论的应用上。控制岩土工程可靠度的是土性参数的空间平均值方差而不是点方差，因此土性参数的概率分析是一个随机场问题。对于空间分布的地层，由于沉积和埋藏等条件的联系，不同点之间虽有差别又有一定的相关性，这种相关性将随二点距离的增大而减弱，因此相关距离是岩土可靠度随机场研究中的一个重要参数。

2.作用效应随机分析方法

作用效应是可靠度分析中重要的综合随机变量。目前大多采用有限元分析，对裂缝、节理发育的岩石地层主要有两种方法：

a.利用连续介质力学理论，寻求反映不连续岩体特点的本构关系或把节理裂隙的力学性质作为附加条件加以考虑；

b.应用块体理论，寻求关键块。

2.1 随机块体理论

块体理论是我国学者石根华［4］和美国学者R.Goodman首先提出的岩体工程分析方法，为岩体洞室和边坡稳定分析开辟了新的途径，在国际上受到重视并得到日益广泛的应用。块体理论中关于岩体被不连续的空间平面切割成分离块体以及切割面上的力学参数c、Φ等都作为定值。由于实际岩体不连续面形成因素复杂，同一组不连续面的产状在一定范围内发生变化，连续空间平面切割成的变形状空间块体具有随机性。河海大学王保田、吴世伟提出的随机块体理论，用随机抽样法寻找可动块体的概率，并用一次二阶矩法求关键块的概率。二者结合可较好的解决已知结构面产状概型和力学性态是随机值的问题。

2.2 三维随机边界元法

地下结构的有限元分析特别是三维分析需要划分许多单元，计算机工作量和对计算机内存的要求都很大。特别对无限区域的课题，在一定范围内离散将忽略外方广大区域的影响而带来误差，因此人们的注意力又转到一些边界解法上，相应的边界单元法得到发展。针对地下结构分析中参数都具有明显不确定性的特点，随机边界元法的研究和应用将对隧道可靠度分析起到新的推进作用。武汉水利电力学院潘国宁等提出的三维随机边界法是将边界元计算过程作为函数转换过程，再参数取值时对函数过程做泰勒展开，通过边界计算得到应力和位移的均值；然后计算有关变量对参数的一阶导数和二阶导数在取均值时的值，最后考虑参数的变异性来分析计算结果的变异性。此法公式简洁，计算工作量小，对隧道分析有重要参考价值。

2.3 围岩参数的随机反分析

由于围岩的物理力学指标不容易确定，现场取样试验或直接测试资料也只是得到点特性而不是我们所要求的围岩空间平均特性。因此，利用施工监测得到的位移信息反演求出围岩参数的方法在一定条件下能满足地下结构分析的要求。目前定值的反演分析比较成熟，已开发出很多程序可供应用。但是反演分析所依据的信息实际是带有一定离散性的随机变量，可靠度分析也要求反分析的结果能表示出概率特征。因此，随机反分析也逐渐受到重视。同济、北方交大、西南交大岩土和地下工程专业的博士研究生的论文都曾涉及隧道随机反分析问题，目前采用的方法有传统的蒙特卡洛法、随机摄动法。

3.针对岩土工程特点的可靠度分析方法的新发展

《工程结构可靠度设计统一标准》（GB50153-2008）在附录中推荐用一次二阶矩法计算结构的可靠指标；同时指出对于变异系数很大、极限状态方程非线性程度很高等情况，宜用更精确的方法计算。岩土物性变异性比较大，常呈现一定的相关性，如内摩擦角与内聚力之间负相关，容重与压缩模量、内聚力等正相关，忽视这些相关性，会使计算结果出现误差。目前针对相关性提出两种改进方法，一是将相关变量变为互不相关的变量，新变量的方差矩阵是由原变量标准化后的方差矩阵构成；另一方法是将极限状态方程的标准差展开后求得分离变量作为新变量的灵敏系数，在新的灵敏系数重反映与之相关的另一变量的影响；前者适用于多个相关的基本变量，后者只适用于两个相关变量。

参考文献

［1］ 林韵梅. 岩体基本质量定量分级标准BQ公式的研究［J］.岩土工程学报,1999,（04）

［2］ 李强. BP神经网络在工程岩体质量分级中的应用研究［J］.西北地震学报,2002,（03）

［3］ 包承纲. 二期围堰建设中若干关键技术问题的解决［J］.中国三峡建设,1999,（05）

［4］ 石根华. 一般自由面上多面节理生成、节理块切割与关键块搜寻方法［J］.岩石力学与工程学报,2006,（11）

篇(4)

关键词：桥梁工程；时变可靠度；寿命预测；可靠指标

中图分类号：TU997文献标识码： A 文章编号：

0引言

桥梁结构在服役期间，其抗力是随时间不断衰减的。而且，车辆荷载和人群荷载等活荷载是依赖于时间参数的随机变量。因此，桥梁结构的可靠性也随服役时间而变化。影响结构可靠性的很多因素都是与时间有关的，荷载效应就是一个随机变量，通常用随机过程来描述，因而引入了设计基准期的概念，设计基准期就是将随机过程转化为随机变量所取的一个时间域[1]。

1桥梁时变可靠度

1.1桥梁抗力退化主要影响因素

桥梁由混凝土和钢筋（包括预应力钢筋）两种材料组成，因此材料性能应考虑混凝土和钢筋两个方面。随着时间的推移，这些影响因素的性能都会按不同规律变化，导致结构抗力产生相应的变化[2]。

1.2抗力衰减模型

一般来说，抗力随时间的变化是非平稳随机过程，要确定抗力的衰减规律是一个非常复杂的问题，为了计算上的简化和实用化，可将非平稳随机过程平稳化，即将抗力表示为：

（1）

式中：——初始时刻的抗力随机变量；

——抗力退化和修理导致抗力恢复的随机过程。

（1）国外抗力衰减模型

文献[3]和文献[4]建议了由于钢筋锈蚀导致的混凝土梁抗弯承载力衰减函数：

（2）

表1抗力衰减模型

抗力时变规律如图1所示。

图1抗力变化规律曲线

（2）国内抗力衰减模型

国内学者根据实际检测数据，对钢筋锈蚀和混凝土强度时变模型进行了修正后，给出了如图2所示的抗力时变规律。

图2抗力变化规律曲线

1.3荷载概率模型

对于既有桥梁，一般都有10年以上的服役史，因此后续服役期的长度小于100年，后续服役基准期内汽车荷载效应最大值分布依然服从极值I型分布，其基本统计参数要根据后续服役期的长度重新计算，参考文献[5]荷载随机变量的统计参数见表2。

表2荷载随机变量统计参数

1.4时变作用下的桥梁功能函数

对于实际工程中的桥梁结构，可根据桥梁结构所承受外荷载情况，设桥梁的恒载为G，认为恒载是一个不随时间变化的值，汽车荷载为Q(t)，则在基本组合下桥梁某一状态的功能函数为：

（3）

2连续刚构桥寿命预测的方法

2.1时变可靠度分析方法

时变可靠度分析中需要考虑荷载及抗力随时间变化，从传统分析的 R和 S 进步到 R(t）和S(t）。时间离散法是对结构服役期（或评估基准期）进行时间的离散，通过对时间的离散，可以得到划分具体时间段的抗力及荷载，在各个时间段荷载、抗力分析的基础上可以得到结构服役期（或评估基准期）的离散后的荷载及抗力。

2.2桥梁结构目标可靠指标

对于现有桥梁结构的可以将《工程结构可靠性鉴定标准》中可靠指标评定等级由a级、b级、c级、d级的定性描述向、、的定量划分的转变，见表3。

表3现有桥梁结构评定等级标准

其中：a级为符合国家现行标准规范要求；b级为略低于现在标准规范要求，但不影响安全及正常使用；c级为不符合国家标准规范要求，影响安全或正常使用；d级为严重不符合国家标准规范要求，不能正常使用。

2.3连续刚构桥寿命预测的流程

结合结构抗力时变特性，按照抗力衰减的特性，一定的时间间隔计算在每一个间隔内结构的体系可靠指标，比较与目标可靠指标的大小，以此来预测连续刚构桥的寿命。

寿命预测流程如图3所示。

图3寿命预测流程

3工程实例

某预应力连续刚构桥跨径组合为90m+l70m×2+90m，为对称结构，墩高为30m。箱梁顶面宽度为12m，箱体宽度为6.5m，跨中梁高为3.0m，其余梁高按二次抛物线变化。预应力钢筋采用抗拉强度标准值=1860MPa的预应力钢绞线，箱梁采用C55混凝土，其他采用C40混凝土。

由一次二阶矩法计算可得各个离散阶段下四种衰减模型对应的连续刚构桥体系可靠指标，绘制相应变化曲线如图4所示。

图4抗力及荷载衰减作用下的体系可靠指标

由以上分析可得，通常情况下，连续刚构桥可以按照国外模型Ⅱ及国内模型进行寿命预测，由国内模型可知，此连续刚构桥可继续使用60年，根据国外模型Ⅱ可知，此连续刚构桥可继续使用近40年，因此，结合国外模型Ⅱ及国内模型对实桥进行寿命预测，可得此桥使用寿命在40~60年之间。

4结语

根据国内外相关抗力衰减模型，绘制相应的抗力衰减规律曲线；采用时间离散法，归纳出时变可靠度下连续刚构桥体系可靠指标的计算方法；借鉴现有桥梁结构评定等级标准确定寿命预测时的目标可靠指标，提出了连续刚构桥使用寿命预测流程，为实桥工程的寿命预测提供方法支撑。

参考文献

赵国藩, 金伟良, 贡金鑫. 结构可靠度理论[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2000

Mori Y, Ellingwood B R. Reliability-based service-life assessment of ageing concrete structures [J]．Journal of Structural Engineering, ASCE1993,119(5)：3649-3667

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

Enright M P, Frangopol D M. Service-life prediction of deteriorating concrete bridges [J]. Journal of Structural Engineering, 1998, 124 (4):309-317

孙晓燕. 服役期及加固后的钢筋混凝土桥梁可靠性研究[D]. 博士学位论文, 大连: 大连理工大学. 2004

篇(5)

关键词：薄壁零件金属板料冲压模具加工可靠性分析

中图分类号：TG76 文献标识码：A 文章编号：

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

中图分类号：TG385.2文献标识码：A文章编号：

1、理论支持

在金属板料的板料成形过程当中，相关参数往往带有很明显的不确定性特征，参数不确定性将使得金属板料在成形过程当中的数值分析与现实结果同样表现出一定的不确定性。相对于成形时间、板料厚度、以及参数变化而言，成形过程当中对于这部分数据的描述以及相应的变动有着极强的敏感性。除成形时间的长短能够对板料变形程度产生影响以外，板料成形过程中也会在不同程度上受到材料特性、以及板料厚度的影响。

在当前技术条件支持下，板料成形过程当中材料特性概率的估计方式多选取为——FLD成形极限图。一般意义上的成形极限图当中，最大主应变往往会受到主应变值的抵制作用。同时，在变形板面当中，代表应变状态的点能够与FLC成形极限曲线相对应。换句话来说，FLC成形极限曲线可以说是在金属板料成形过程当中，安全域与失效域之间的边界代表。

金属板料所表现出的成形过程以及结果同样有着突出的分散性特征。从这一角度上来说，任何一个FLC成形极限曲线均有可能与安全域的可能边界保持对应关系。若在FLD成形极限图当中观察得出：失效区域具备一个失效概率很高的应变状态。那么，在此情况下，安全区域基本不可能发生失效的问题。

因此，在探讨薄壁零件冲压模具加工工艺过程可靠性当中，FLC成形极限曲线在FLD成形极限图当中所反应出的垂直位置主要受到两个方面因素的影响：（1）板料厚度指标；（2）硬化系数指标。上述两项指标中任意一项的提升均对整个加工工艺过程可靠性的提升而言有重要意义。

2、可靠性分析

在研究薄壁零件冲压模具加工工艺过程可靠性当中，最主要的工作内容在于：对薄壁零件在深度拉伸过程当中，金属板料可成形质量观念的量化。这一量化的过程即分析加工工艺过程可靠性的最佳方式。常规意义上来说，金属板料可成形质量观念的量化需要借助于对随机变量向量的方式实现。在FLD成形极限图当中，点云可采取不同的形状（这也就是说：金属板料当中不同的点可能与FIC成形极限曲线相接近）。因此，对薄壁零件冲压模具加工工艺过程可靠性水平产生影响的诸多指标（包括硬化系数指标、板料厚度指标、以及成形时间指标等在内），这部分指标均可视作是服从正态分布的独立随机变量。随机变量所表现出的随机变化程度会对金属板料所加工成形零件的表面褶皱产生突出影响。而为了进一步得出可靠性的数据情况，需要采取的计算步骤为：首先，在响应面法作用下，对极限状态函数进行求解，进而需要在一次二阶矩法作用下，对可靠度进行求解。本文现结合数据资料，就薄壁零件冲压模具加工工艺过程的可靠性情况进行综合研究与分析。

若影响薄壁零件冲压模具加工工艺过程可靠性的各项关键指标的平均值以及标准差均为已知状态：（1）硬化系数指标：平均值为0.21，标准差为0.02；（2）板料厚度指标：平均值为0.50，标准差为0.05；（3）成形时间指标：平均值为11.60，标准差为0.30。上述指标已知状态下，需要通过Box-Behnken 抽样方法完成对各个样本点响应值的计算作业。

同时，除样本点1#为中心点以外，样本点2#~15#均为边中点。按照此种方式，可对应得出各样本点取值状态下的成形极限示意图（通过有限元模拟的方式得出）。按照上述方式，可得到在FLD成形极限图当中，最小边界安全的响应值。以响应值为已知数值，可建立在MATLAB编程计算的基础之上，得出薄壁零件金属板料在冲压模具加工工艺成形过程中的响应面函数。在此计算过程当中，由于最小的边界安全最大临界值为0.10，则可以带入并计算得出相应的极限状态函数，最后通过引入可靠度指标的方式，得出此状态下的加工工艺过程可靠度。

3、结束语

在有关薄壁零件冲压模具加工工艺过程可靠性分析的过程当中，会对可靠性分析结果产生直接影响的因素包括：（1）板料厚度指标；（2）硬化系数指标；（3）成形时间指标。考虑到极限状态函数处于未知状态，因此需要借助于响应面法的方式对该状态函数进行求解，最终在一次二阶矩法的辅助下，完成对可靠度的计算与求解。通过此种方式，能够在薄壁零件进行冲压模具制造之间，通过对上述影响因素的预先设置，来达到控制加工工艺过程可靠性的目的，由此能够合理降低加工过程中零件表面的褶皱问题，降低失效率，提高加工精度与加工质量。

参考文献：

[1] 王继利,杨兆军,李国发等.冲压机床可靠性综合仿真预测方法[C].//2012年全国机械行业可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会第四次全体委员大会论文集.2012:14-17.

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论文摘要：水泥混凝土路面是当前高等级公路的一种主要结构形式，本文对具体设计中的几个问题作一探讨，供大家参考。

1 前言

水泥混凝土路面有很多的优点：路面强度高、承载能力大，耐磨耗能力强，能见度好，使用寿命长，养护费用少，行车的油耗也较沥青路面少10％——15％，正因为有这些优点，所以水泥混凝土路面在许多省市广泛使用，也取得了比较好的效果。

80年代至90年代初期，我国的水泥混凝土路面建设呈现一个高峰期。但从道路使用运营状况来看，大多数的水泥混凝土路面难以达到20一30年的设计使用年限，并且出现一些较严重的缺陷，如路面的早期断裂、错台边角破损、平整度及粗糙度差等给行车和养护带来一定的困难，且不易处理，修复费用高难度大。究其原因，除了设计施工质量问题外、还有各种自然因素的影响。因此本文将从设计构造的角度，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，结合自己的实践体会与具体做法提出一些探讨意见，供同仁参考讨论。

2 水泥混凝土路面设计中的理论依据问题

2．1 路面设计指标可靠度的分折

公路工程结构的设计安全等级为3个等级．路面工程的安全等级仅考虑高速公路。一级公路和二级公路的路面，相应的安全等级要求规定为一级、二级和三级。为三级和四级公路路面增加一个设计安全等级-- 四级。并规定了相应的设计基准期为20MPa；而设计安全等级为四级的路面结构的目标可靠指标和目标可靠度．系按前三级的数值级差递降得到的。按施工技术、施工质量控制和管理要求达到和可能达到的具体水平．选用其他等级。降低选用的变异水平等级，须增加混凝土面层的设计厚度要求；而提高选用的变异水平等级．则可降低混凝土面层的设计厚度或混凝土的设计强度要求。可通过技术经济分析和比较予以确定 但对于高速公路的路面，为保证优良的行驶质量，不宜降低变异水平等级 材料性能和结构尺寸参数的变异水平等级．按施工技术、施工质量控制和管理水平分为低、中、高三级 由滑模或轨道式施工机械施工．并进行认真，严格的施工质量控制和管理的工程．可选用低变异水平等级。由滑模或轨道式施工机械施工，但施工质量控制和管理水平较弱的工程，或者采用小型机具施工，而施工质量控制和管理认真、严格的工程可选用中低变异水平等级。采用小型机具施工，施工质量控制和管理水平较弱的工程。可选用高变异水平等级。

设计时．可依据各设计参数变异系数值在各变异水平等级变化范围内的情况选择可靠度系数。目标可靠度是所设计路面结构应具有的可靠度水平。它的选取是一个工程经济问题：目标可靠度定得较高，则所设计的路面结构较厚，初期修建费用较高。但使用期间的养护费用和车辆运行费用较低；目标可靠度定得较低，初期修建费用可降低，但养护费用和车辆运行费用需提高。通常采用“校准法”来确定目标可靠度。“校准法”是对按现行设计规范或设计方法设计的已有路面进行隐含可靠度的分析，参照隐含可靠度制定目标可靠度，则所设计的路面结构接纳了以往的工程设计和使用经验，包含了与原有设计方法相等的可接受性和经济合理性。

2．2 交通量计算取值的分析

轴载换算公式是以等效疲劳断裂损坏原则导出的。对于同一路面结构，轴载和标准轴载产生相同疲劳损耗时。才能等效换算。在交通调查分析双向交通的分布情况时，应选取交通量方向分配系数，一般可取0.5；并依据设计公路的车道数．确定交通量车道分配系数(应剔除2轴4轮以下的客、货车交通量)，即为设计车道的年平均日货车交通量ADTT，然后用轴载当量换算系数法或车辆当量轴载系数法求得)，再根据设计基准期l和轮迹分布系数、交通量增长率求得累计f 用次数N，确定交通分级。

2．3 水泥混凝土路面结构组合的设计分析

对于路基用土．高液限粘土及含有机质细粒土．不能用做高速公路和一级公路的路床填料或二级和二级以下公路的上路床填料；高液限粉土及塑性指数大于16或膨胀率大于3％的低液限粘土，不能用做高速公路和一级公路的上路床填料。因条件限制而必须采用上述土做填料时，应掺加石灰或水泥等结合料进行改善。对于基层材料选择时。特重交通适宜贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土时，设计计算应按复合式路面分析。且强度以试验为准 对水泥混凝土面层下基层的首要要求是抗冲刷能力不耐冲刷的基层表面。在渗入水和荷载的共同作用下会产生淤泥、板底脱空和错台等病害，导致行车的不舒适，并加速和加剧板的破裂。混凝土面层下采用贫混凝土基层，主要是为了增加基层的抗冲刷能力，并不要求它有很高的强度。高强度的贫混凝土并不能使面层厚度降低很多，反而会增加混凝土面层的温度翘曲应力，并产生会影响到面层的收缩裂缝。另外．新规范取消了基层顶面综合模量的规定值的要求。

对于面层板来说，我国绝大部分混凝土路面的横向缩缝均未设传力杆。不设传力杆的主要原因是施工不便。但接缝是混凝土路面的最薄弱处，唧泥和错台病害，除了基层不耐冲刷外．接缝传荷能力差也是一个重要原因。同时，在出现唧泥后。无传力杆的接缝由于板边挠度大而容易迅速产生板块断裂。此外，接缝无传力杆的旧混凝土面层在考虑设置沥青加铺层时．往往会因接缝传荷能力差易产生反射裂缝而不得不加大加铺层的厚度。为了改善混凝土路面的行驶质量，保证混凝土路面的使用寿命，便于在使用后期铺设加铺层，新规定了在承受特重和重交通的普通混凝土面层的横向缩缝内必须设置传力杆。另外，新规范仅强调了在邻近桥梁或其他固定构造物处设置胀缝，取消了变坡点、小半径曲线设胀缝的限制，使行车更顺畅。

3 路面接缝处理的设计

水泥混凝土路面接缝多，易于损坏，尤其是胀缝位置面板破损较为普遍和严重。有的道路在通车l～3年后逐步破碎损坏。破损率高达50％～90％ 以上。究其原因是多方面，影响因素也复杂，但笔者认为主要是胀缝的构造问题、施工工艺及管理问题。从胀缝设计构造的角度主要解决位置设置、构造型式、传力杆设置和面板局部加强。胀缝设置应遵循新颁水泥混凝土路面设计规范第4．2．5条规定外，要尽可能少设或不设胀缝，特别是平纵线形标准较高的平原微丘地形设置长间距胀缝，或只在结构物衔接处。这一点已经在国外工程中得到证实。其次一般常用的胀缝型式为设传力杆和不设传力杆两大类，不设传力杆的胀缝其传荷能力较差，在重车反复作用下，胀缝的两侧容易发生错台。而设传力杆的胀缝，其传荷性能较好，从实际的应用效果来看，设传力杆的胀缝能较好的抑制胀缝病害，因此建议对于交通量大、重载车多的公路和城市道路采用传力杆的胀缝为最佳；反之可采用不设传力杆的枕梁式胀缝。但为了减少车辆反复冲击作用．枕梁上最好设置一层缓冲橡胶垫。根据传荷受力的需要设置传力杆。传力杆宜用

直径为32～35 较粗的光园钢筋，同时胀缝两侧30～40mm 面板范围内因传力杆存在而受力复杂，应在胀缝两侧30～40cm水泥混凝土板内布置加强钢筋。

4 结束语

综上所述．在公路水泥混凝土路面设计中，还有许多问题．只有认真研究设计规范，并结合生产实际，才能设计出经济合理的路面结构。

参考文献

[1][1] JTG D40—2002公路水泥混凝土路面设计规范.

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【关键词】边坡稳定；防护技术；公路；边坡破坏

1.引言

当前我国正加大基础建设的力度，以响应国民经济的快速发展。公路等级越来越高，一些公路所处的地形也更加复杂。公路边坡防护工程难度加大，其解决边坡的稳定问题具有实际的工程安全可靠度意义和经济性价值。一直以来，路基边坡的综合防护是公路建设的薄弱环节，其造成的安全隐患和经济损失也一般是不可小觑的[1]。

2.边坡稳定理论

2.1 边坡稳定理论的发展

边坡稳定分析最早出现于十八世纪，当法国某军队修建土质工事时对其边坡的稳定进行了稳定性分析[2]。之后一百年后，人们大量的修建运河、铁路以及大土坝，使人们逐渐意识到这些构筑物的边坡稳定研究的必要性。随着这项与研究的发展，边坡稳定问题成为岩土工程的经典问题之一。早期的理论研究建立在与实际有一定出入的条件基础之上，为半理论半经验性质，分析的方法并不完善。研究的成果与实际结果有较大出入。

边坡稳定研究另一个比较有里程碑意义的是1950年土力学专家太沙基发表了题为《滑坡机理》的论文。该论文对滑坡产生的过程、起因以及判定方法进行了论述，为之后边坡稳定的研究奠定了基础。到了20世纪60年代，一些大型大坝、岩体失稳事故的发生，更加促使了边坡稳定研究的发展。这时的理论研究逐渐采用弹塑性理论，使研究成果更加接近实际。

2.2 边坡稳定分析方法

如今边坡稳定问题分析方法较多。最常用的是极限平衡分析法和有限元法。极限平衡法将滑动带上土体竖向划分为若干土条，列出这些土条的静力平衡方程，从而计算出边坡安全系数。极限平衡法较容易理解掌握，但得到的安全系数不够准确，与实际监测结果有一定差异。有限元法计算结果较为真实，且不必事先假定滑动体形状位置，缺点是不能直接得到安全系数，工程应用不方便。

3.边坡的破坏形式

边坡破坏常发生于岩土软弱处和强风化段。某公路边坡破坏实例如图1所示。为保证行车安全，应注意检查边坡的变化，及时进行加强防护。通常其破坏形式如下几种[3]：

（1）滑坡：岩土在重力作用下无支撑力整体向下方滑动。通常发生于河流、雨水冲刷后以及人为切割较多坡脚后。当坡体顶部超载后也易发生此现象。滑坡根据力学特征可分为牵引式和推移式。牵引式滑坡起因是下部先滑动，导致上部土体失去支撑作用继而变形滑动，发生速度较为缓慢。推移式滑坡则是上部土体受到挤压后向下移动，并挤压下面的土体，常见于上部堆载的情况。

（2）崩塌：陡坡上岩层本身不稳定，容易在外界的扰动下发生突然的脆性破坏。崩塌发生速度极快，无明显的滑动面。虽然剥落的岩体总体积一般并不大，但其发生突然，若路面有行人车辆，则很难避开。

（3）剥落：岩土表面在风化作用下与母体脱离。

图1 边坡破坏实例

4.边坡失稳的防护措施

边坡稳定防护措施可分为浅层的防护与深层加固治理以及二者的综合治理方法。

4.1 浅层防护措施

（1）坡面防护。坡面防护主要方法有种植植被，抹面，捶面等。当边坡较为稳定，表面只轻微冲刷，且土质环境适宜草类生长，可采用种植草体方法防止土坡表面的冲刷。当坡面易风化或冲刷严重时，可用材料抹面形成整体性较好的表面。

以某公路工程为例，其表层土为膨胀土则其开挖后原本稳定的土层现在表层，土体所受到的扰动较大，较容易发生失稳问题。此时应特别注意对坡面的加固防护。该项目表层采用混凝土骨架，主要为方格和拱形护坡并结合使用植被护坡[4]。

（2）地面排水。

从造成土坡失稳的原因分析中可知水对土坡失稳的重要影响，因此必须将表层水及时排出，防止地面水变成地下水，减少水对土坡的扰动。地面排水主要有以下几类，在挖方路基的路肩外侧；挖方路基上方适当位置以对流向路基的水流截流；用以引出低洼积水的排水沟等。

（3）冲刷防护。用以防止边坡的被冲刷以及受大气影响，多采用护面墙。护面墙的坡度应满足整体的稳定要求。

4.2 深层防护措施

（1）排除地下水。不仅应对地表水及时排除，对地下水更应注意其水位变化，并及时制定应对措施。深层地下水的排除方式有：渗沟排水、集水井排水、平沟排水及渗水隧洞排水。

（2）岩土锚固技术。采用拉杆将土坡锚固在稳定的岩层上，充分利用稳定岩层的作用力，提高土坡整体的稳定性。该方法在几乎不增加结构自重的基础上确保了岩土的稳定，减轻了下部土体基础的作用力，更加确保了结构安全性。该方法经济性安全性明显，故在岩土工程中广泛应用。

（3）土钉支护。该方法经济可靠施工方便，在工程中推广迅速。土钉与周围土体充分接触，形成组合体。当土体变形滑落时，土钉受到粘结力受拉，约束了土体的进一步滑动。

4.3 边坡浅层、深层结合的防护措施

（1）挡土墙。挡土墙可分为重力式挡土墙和轻型挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙等。在公路边坡支护中重力式挡土墙应用较多，其依靠自身重力抵抗侧向土压力，防止墙身后土体的失稳滑动。该方法应用于夹杂大孤石的残积土边坡常不成功。因为此类边坡蠕动变形大。应采用土钉挂土工格栅后再在表层种植植被。

（2）抗滑桩。抗滑桩使用桩穿过滑坡面直接锚固在稳定岩层一定深度范围内，可以抵抗一定的滑坡作用力，阻止滑坡体的滑动状态，增加边坡安全系数。抗滑桩可以有效的解决一些难度较大的工程，因此该发展较为迅速。抗滑桩桩位布置灵活，可设置在抗滑效果最有利的位置。使用抗滑桩需要注意的是使用寿命。几年之后抗滑桩经常会出现推移甚至倾倒事故。理论上是由于土压力理论的缺陷，没有考虑土体的蠕动的物理现象。现在可加固土体自身加强结构的整体性以提高土坡稳定性。

另外公路路线的选择直接关系到边坡的稳定性。合理的公路平纵面设计可以减少大填大挖，减少对山体的破坏。避免高填深挖，在丘陵地区尽量按地形顺其自然的设置边坡。对山路路线不宜过度追求平直。要充分利用地形，恰当使用人工构造物如锚杆、喷射砼、加筋挡土墙等，减少对环境的影响。

边坡的稳定性验算应采用适宜的方法和合理的参数。应充分考虑各计算参数的随机性和模型的不确定因素[5]。另外应从法制上保证公路建设的顺利进行，建立健全法律体系，采用强制手段保证公路建设的可持续发展，全面提高公路的建设质量。

参考文献

[1] 姚金强.浅谈边坡稳定及加固[J].民营科技，2012（1）.

[2] 儒.边坡稳定及抗滑桩加固分析研究[D].长安大学，2013.

[3] 刘金良.公路边坡稳定与防护问题[J].科技情报开发与经济，2004（14）