基于费用效益分析的结构目标可靠指标确定方法研究

摘要

本文基于费用效益分析方法确定结构的目标可靠指标，通过查阅大量相关文献，总结并整理了利用费用效益分析方法确定目标可靠指标的步骤，以此来确定结构基于设计使用年限的目标可靠指标的取值，并在文章的最后选取一个案例按照此完整步骤对其目标可靠指标进行求解。具体的研究工作如下:
　　(1)确定了费用效益分析的目标函数，即效益与成本的差值，为方便计算，将目标函数简化为成本的最小值。研究了结构在整个生命周期的成本构成，将完整生命周期分成四个阶段:初始建造阶段，维修及养护阶段，及报废阶段，对每个阶段的成本进行分析，确定出每部分的表达式，并将所有阶段的表达式进行整合，得出总成本表达式。本文共给出了三种成本构成表达式，文中以第三种成本构成作为基础进行研究。
　　(2)对利用费用效益分析法求目标可靠指标的步骤进行了总结整理:首先分析了结构承载力以及受力，对结构各参数和失效概率的关系表达式进行确定;利用结构参数的变化来表达抗力的衰减，从而得到失效概率与设计使用年限的关系;然后利用失效成本函数进行费用效益分析，直到求得最低失效成本，并通过变化，得到最低可靠指标，即目标可靠指标。
　　(3)利用费用效益分析方法的步骤来对一个拟建结构进行分析，通过ANSYS分析及自编的MATLAB程序，求得所需参量，过程中通过对所得函数关系进行不断拟合，得到不同表达式，最终求得其目标可靠指标。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2．1 研究现状

1．2．2 研究存在的问题

1．3 本文研究内容

第二章 结构目标可靠指标的基本理论与分析方法

2．1 结构目标可靠指标理论

2．1．1 可靠指标的概念

2．2 工程全寿命周期成本理论

2．2．1 全寿命周期成本理论定义及构成

2．2．2 研究全生命周期成本的意义

2．3 目标可靠指标的计算方法(JC法)

2．3．1 中心点法

2．3．2 验算点法

2．3．3 蒙特卡洛方法

2．4 本章小结

第三章 结构目标可靠指标的确定方法

3．1．1 最优化方法的定义

3．1．2 最优化方法应用于目标可靠指标的确定

3．2 结构极限承载能力分析

3．2．1 失效模式的确定

3．2．2 弯曲失效模式下的极限状态方程

3．3 失效概率与各结构参数的关系

3．4 结构的费用效益分析

3．4．1 目标函数初定

3．4．2 结构寿命周期的费用及效益

3．4．3 全寿命周期成本的组成

3．4．4 费用效益分析

3．4．5 敏感性分析

3．5 本章小结

第四章 利用费用效益分析方法确定拟建结构的目标可靠指标

4．1 基本理论

4．1．1 抗力R(t)的确定

4．1．2 恒载SG的确定

4．1．3 车辆荷载

4．1．4 影响抗力的结构参数分析

4．2 拟建桥梁现状及基本假定

4．2．1 待评估桥梁概况

4．2．2 边界条件

4．3．1 主梁初始抗力及初始恒载与活载

4．2．2 主梁初始可靠指标的求解

4．2．3 不同结构参数下的可靠指标求解

4．4．1 基本假定

4．4．2 失效时间概率密度函数

4．4．3 费用效益分析

4．4．4 参数敏感性分析

4．5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录