结构可靠度计算方法比较分析

２ （ ） 轰 ２
式 （ ） 式 （ ）中 ：： 功 能 函数 的平 均值 ； ２、 ３ 一
文从 原理 、 概念 入手 ， 对可 靠度计 算理 论 中的几种 常
用方 法做分 析 、 比。 对
１ 结 构 可 靠 度 的 计 算 方 法
在 可靠 度理 论 发 展 的过 程 中 ， 主要 有 如 下几 种 计算 方法 ：
１１ ． 一 次 二 阶 矩 方 法
法 。容许 应力 法 的优 点 是使 用方 便 ， 般 情 况 下 能 一 够 满足使 用要 求 ； 缺点是 安全 系数 全凭 经验选 取 ， 缺
浙江 建筑 ， ２ 第 ９卷 ， ７期 ，０ ２年 ７月 第 ２１
Ｚ ｅｉｎ ｎ ｔ ｃｉｎ，Ｖ １２ ｈ ｊ ｇＣｏ ｓｒ ｔ ａ ｕ ｏ ｏ． ９，Ｎｏ ７，Ｊ １２ ２ ． ｕ． ０１
结 构 可 靠 度计 算 方 法 比较 分 析
Ａ ｍｐ ｒ ｏ ｎ Ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｌ ｂｌｙ Ｃａｃ ｌｔ ｎ Ｍｅ ｈ ｄ Ｃｏ ａ ｉ ｎ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｓ Ｒｅ ｉ ｉ ｌｕａ ｉ ｔ ｏ ｓ ａ ｉ ｔ ｏ
孙 天 琦 ， 艳 ｇ
（ 江 海 洋 学 院船 舶 与建 筑 工 程 学 院 ， 江 舟 山 ３６ ０ ） 浙 浙 １０ ４
摘
要 ： 目前 使 用 的 几种 常用 可 靠 度 计 算 方 法 进 行 了 比较 分 析 ， 各 种 方 法 的 使 用 条 件 、 究 背 景 及 其 局 限 性 进 行 了 详 细 对 对 研
独立 的 随机变 量 ， 平均 值 为 其
标 准差 为 （ ｉ＝ １ ，
２， ， ） 由这 些 随 机 变 量 表 示 的 功 能 函 数 为 Ｚ ＝ … ｎ 。 ｇ Ｘ。Ｘ ， ， ） 将 功能 函数 ｚ在 随机变 量 的平均 （ ，：… 。
立 了有 明确 可靠 指标 的结构 设计方 法 。用可 靠指 标
系数不 能说 明结构 的可靠 程 度 ， 因为材 料强 度 、 用 作 效 应 的概率 分布 没有被 考虑 。不 同 的工 程采 用 的安
全 系数 往往 有不 同 的可 靠性 。基 于可靠 度 的思想来 对 工程 结 构 进 行 设 计 是 土 建 工 程 的 一 大 进 步 。 它用数 学方 法对 工程 建 设 的 各个 环 节 进 行 分 析 ， 建
乏科 学依 据 ， 能 定 量 地 确定 安 全 性 。所 取 的安 全 不
１ １ １ 中心点法 中心点 去是可 靠度研 究初 期提 ． ． 出的一种 方法 ， 其基 本思 想为 ： 首先将 非线 形功 能 函 数在 随机 变量 的 平 均值 （ 心点 ）处 做 泰 勒 级数 展 中
开并 保 留至一 次项 ， 后 近 似 计算 功 能 函数 的平 均 然 值 和标 准差 。 可靠 指标 直 接 用 功 能 函数 的平 均值 和 标准 差来 表 示 。 设 ， ， ， 是结 构 中 ｎ个相 互 ： …
第 ２ ９卷
式 （ ）中 ： 泰勒 级数 展开后 的功能 函数 ； １ ｚ＿
ｇ Ｘ。Ｘ ， ， ） 功能 函数 ； （ ，２… 一
一
：
随机变量 的均值 。
对此 ， 线形 函数取 平均 值 和方差得
ＩＬ ｇ １ １．２ … ， ） ， ｚ ： （ ｘ，ｘ， ／ ｘ Ｉ ｔ ｘ （） ２
阐述 指 出 ： 种 可 靠 度 的计 算 方法 都 是 采 用 一 种 独 特 的 方 法 以跨 越数 学 多重 积 分 而 达 到 近 似 求 解 的 目的 ； 算 结 果 的 实 用 价 值 各 计 与 参 数 分 布 概 型 的 精 确 程 度 密切 相 关 ； 高 各 个 随 机 变 量 统 计 参 数 的精 确 性 比 单 独 追 求 计 算 方 法 的精 确 性 更 为 重 要 ； 有 足 量 、 提 没
代 替 了原有 的安 全系数 ， 构 的失 效概 率得 到量 化 。 结 自 １６ ９ ９年 Ａ． Ｆｅｄ ｎｈｌ 授 提 出 将 可 靠 性 理 Ｍ． ｒｎ ｅ ｔａ 教 论用 于结构 工程 领域 后 ， 过半个 世 纪 的努 力 ， 构 经 结
收 稿 日期 ：０ ２— ４—１ ２１ ０ ７
值处 展 开为泰 勒级 数并 保 留 至一 次项 ， 即
ＺＬ ｇ（ ｘ ， … ， ｘ ｘ ｉ ，！ Ｘ
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） 轰 ＋ ） （
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（ ） １
作 者 简 介 ： 天琦 （９ ２ ） 女 ， 宁 丹 东 人 ， 科 在 读 。 孙 １９ 一 ， 辽 本
ｌ ８
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江
建
筑
２１ ０ ２年
准 确 随机 变 量 数 据 支 撑 的 可 靠度 计 算 ， 果 可 能 与 预 期 偏 差 很 大 。 结
关 键 词 ： 构 ； 靠 度 ； 度 ； 算 方 法 结 可 精 计 中 图分 类 号 ：Ｕ １ ． Ｔ ３ １２ 文 献 标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ８— ７ ７ ２ １ ）７— ０ ７—０ １０ ３ ０ （０ ２ ０ ０ １ ４
可靠 度是可 靠性 的度 量 。在一 般 的结 构 可靠度
可 靠 性 分 析 已 经 从 理 论 研 究 阶段 进 入 实 用 阶 段 。 本
理论 中 ， 结构 可靠 度定 义为 ， 将 在规 定 的时间 内和规 定 的条件 下结构 完成 预定 功能 的概 率 。工 程结 构需
要有 一定 的可靠 性 ， 因为 工 程 结 构在 设 计 、 工 、 是 施 使用 过程 中 ， 有 种 种影 响结 构 安 全 、 用 、 具 适 耐久 的 不确 定性 。这 些不 确 定 性 ， 早 以前 就 受 到 人 们 的 很 重视 。早 期 ， 们 采用 安 全 系 数 法来 笼 统 地 考 虑影 人 响结 构 安全 的各种 不 确 定性 ， 计方 法 为 容 许 应力 设