摘要：现有混凝土拱桥结构设计方法未考虑荷载作用所产生的偏心距随机特性,忽视了随机偏心距对于结构可靠性的影响。针对此不足,该文推导了温度效应组合下偏心距的计算模型;在不同荷载参数组合下,对混凝土拱桥的主拱不同截面的偏心距随机特性及其截面承载力进行分析;采用Monte Carlo法,计算了考虑偏心距随机特性后,主拱不同截面及不同荷载参数组合情况的可靠指标。结果表明:考虑了偏心距随机特性后,主拱截面偏心距变异性较大,截面承载力可能出现抗拉强度控制情况;可靠指标随温度荷载效应比变化较大,当温度荷载效应比较大时,现有规范基于固定偏心距的设计可能导致设计偏不安全。

摘要：混凝土弧形梁在支模时往往成型精度难以保证,且制作较难造价高,而3D打印技术有着施工速度快、设计自由度高等特点,因此为解决混凝土弧形梁支模复杂等问题,对3D打印弧形模壳-现浇梁建造的有效性展开研究。根据已有3D打印混凝土配合比和工艺参数,设计和打印了3根3D打印弧形梁模壳,并测量了打印成型精度;模壳内部配置钢筋笼并现浇混凝土材料,制作出3D打印混凝土弧形模壳-现浇梁;对梁试件进行竖向加载测试,验证该建造方式的有效性。结果表明:3D打印弧形模壳实体与三维模型尺寸基本一致,中部误差最大为4%,且整体打印质量和成型质量较好;竖向加载下,3根3D打印弧形模壳-现浇梁试件破坏形态相似;弧形模壳和现浇梁之间设有加固筋的梁试件的开裂荷载和极限承载力得到显著提高,其中极限荷载提升幅度约25%。

摘要：现行可靠度设计统一标准在分析轻钢结构构件可靠度时,对荷载效应比值的取值范围考虑不够充分。针对此不足,提出了1种基于应力的荷载效应比值计算方法,解决了在构件失效是由多种形式内力引发的情形下选择何种荷载效应来计算荷载效应比值的问题。以多个轻钢结构构件为例,采用该方法分析了轻钢结构中荷载效应比值的取值范围。揭示了雪荷载不利布置下,轻钢结构的荷载效应比值将会非常高的现象。接着对按现行分项系数设计的轻钢结构进行了可靠度校核,表明轻钢结构的可靠性处于较低的水平。最后分析了雪荷载超过设计标准时轻钢结构可靠度随不同荷载效应比值的变化规律。结果表明当雪荷载超载较大时,荷载效应比值越大的结构可靠性越低。这从可靠性的角度为近年雪灾中轻钢结构大面积破坏的现象提供了补充解释。

摘要：为克服现行设计方法对不对称荷载下结构体系可靠性考虑较少的不足,该文提出了一种改进的设计方法。首先讨论了不对称荷载下荷载效应函数的特性,在结构实例分析的基础上得到了荷载效应函数的一般模型。基于此函数模型,在结构体系层次上可获得极限状态方程的显示表达式。然后进一步分析了极限状态曲面在标准正态空间中的非线性程度。最后依据选定的目标可靠指标值计算了分项系数的一组最佳值。这为大跨空间结构在不对称荷载下的体系可靠性设计提供了参考。

摘要：以水平地震与竖向荷载组合作用下的RC框架柱为研究对象,推导截面偏心距与荷载效应比的关系式。接着依据已有的水平地震概率模型与楼面恒荷载、活荷载概率模型,分析偏心距设计值在总体样本点与失效样本点中分别具有的保证概率。然后采用Monte Carlo方法分析RC框架柱可靠度水平随多个参数的变化规律。结果表明:RC框架柱的承载力抗震可靠指标随弯矩效应比和轴压比设计值的变化较为明显,且弯矩荷载效应比越大、轴压比设计值越小,对应的可靠指标越低。与设计目标可靠指标相比,现行规范中RC柱的承载力抗震调整系数值是偏低的,在多数情形下应提高至0.9或1.0。这为合理进行RC框架柱的抗震设计提供了有益参考。

摘要：针对现行可靠度设计统一标准给出的荷载分项系数值对应可变荷载效应比值取值范围较低,缺乏对该荷载分项系数值在可变荷载效应占高比重下适用性的充分考虑的情形,以钢拱架结构模型和RC框架柱模型为例,分析了可变荷载效应比值的取值范围,揭示了可变荷载效应比值将会较高的现象;基于可靠度理论并结合设计约束条件建立了荷载分项系数的计算方法;通过数值分析,求解得到了荷载分项系数值;最后分析了按多国规范用荷载分项系数进行结构设计的可靠指标随可变荷载效应比值的变化规律。结果表明:可变荷载效应占高比重时,按我国规范用荷载分项系数设计的混凝土和钢结构构件的可靠指标低于目标可靠指标较多;而美英两国规范用荷载分项系数的适用性要好于我国规范,但对应的钢结构构件的设计可靠指标仍偏低。从可靠性的角度为近年风、雪灾害中若干结构容易破坏的现象提供了补充解释,同时也为相关规范修订提供参考。

摘要：以全跨永久荷载和半跨雪荷载组合作用下的轻钢拱结构与重力荷载和水平地震组合作用下的钢筋混凝土框架柱两类典型情形为研究对象,采用现行相关设计规范中的承载力计算式推导其失效方程。采用相应结构实例对两类典型情形下的失效方程复杂特性进行分析,表明轻钢拱结构具有较大的雪荷载效应比值和钢筋混凝土大偏压柱失效方程具有较高程度非线性。考虑以上特性,对两类典型情形进行可靠度校准分析,结果表明:雪荷载组合作用下轻钢拱结构的可靠度较低,建议雪荷载分项系数值取为1.75;钢筋混凝土框架柱在不同抗震承载力设计情形下其失效概率会有较大的差异,且无法通过将柱端弯矩增大系数简单增大到某一值而消除,同时在轴压力荷载效应比值为负的情形下现行设计方法会偏于不安全。

摘要：为研究大偏压RC柱不同抗震承载力设计方法的合理性,对比了中美两国规范中大偏压RC柱设计方法。考虑中国规范中对柱轴压比、配筋率等设计要求,得到了大偏压RC柱可靠度影响参数的合理组合情形,并明确了不同组合情形下两国规范方法承载力设计安全性的高低。基于中国规范中的承载力计算式,推导了以多个无量纲化设计参数表达的大偏压RC柱失效方程。考虑偏心距随机特性,分析了按两国规范方法设计的大偏压RC柱在不同设计参数下的抗震可靠度。结果表明:当中国规范方法中的柱端弯矩增大系数提高时,大偏压RC柱失效概率随其余参数变化的幅度亦随之增大;按美国规范方法计算的各种情形下的可靠指标平均值接近于按中国规范柱端弯矩增大系数1.5计算的可靠指标平均值;当两国规范方法对应的可靠指标平均值高于2.66时,大偏压RC柱失效概率会随各设计参数变化而出现高达数百倍差异的大幅度波动。

摘要：针对地震作用下钢筋混凝土(RC)框架结构大多出现“强梁弱柱”破坏机制的问题,考虑混凝土极限压应变、抗压强度和钢筋屈服强度等参数的变异性以及柱截面受拉的可能性,基于静力平衡方程求解得到了梁柱抗力的精细分析模型。结合已有的水平地震作用、竖向重力荷载、混凝土和钢筋本构参数等的概率模型,并考虑柱截面偏心距的随机特性,采用Monte Carlo方法分析了不同设计参数下RC框架“强柱弱梁”设计可靠度。结果表明:按GB 50011—2010中柱端弯矩增大系数进行设计时,考虑超配钢筋后,其“强柱弱梁”可靠度均有较大程度下降;当按梁端实配钢筋设计时,考虑随机偏心距、轴压比等参数的影响,其“强柱弱梁”可靠度在2.44~4.14范围内波动;与考虑随机偏心距情形相比,按固定偏心距计算会高估“强柱弱梁”可靠度;对于四级抗震框架结构,当梁端顶部和底部钢筋分别超配30%与20%时,其“强柱弱梁”可靠度约为考虑随机偏心距情形的5倍。

摘要：我国现行规范在分析混凝土偏心受压构件可靠度时,未考虑轴力和弯矩的随机相关特性。基于此,首先推导了弯矩和轴力间相关系数与对应荷载效应比值的函数表达式,得到了相关系数随荷载效应比值变化的规律。在此基础上定性分析了弯矩和轴力的随机相关特性对大偏压和小偏压两类构件失效概率的不同影响规律。采用Monte Carlo方法计算了当水平荷载起控制作用时偏压构件在不同荷载效应比值下的可靠度。计算结果表明:按小偏压构件设计的可靠指标较为稳定,弯矩和轴力的相关性变化对其影响较小;而按大偏压构件设计的可靠指标较不稳定,弯矩和轴力的相关性变化对其影响较大。对典型框架柱的荷载效应比值进行了特性分析,指出框架柱的弯矩荷载效应比值一般是轴力荷载效应比值的数倍,导致按大偏压框架柱设计的可靠指标较低。最后分别对承受水平风荷载和地震作用的框架结构中的大偏压柱进行了可靠度分析,分析结果表明大偏压框架柱可靠性较低。