基于SVM-PSO算法的大跨度悬索桥可靠度研究

摘要

本文基于结构可靠度的基本理论，针对现有可靠度计算方法在求解复杂结构可靠指标中存在的问题，提出了一种基于SVM-PSO算法的可靠度计算方法。采用该方法对一座大跨度悬索桥进行了基于挠度控制和基于应力控制的可靠度分析，并对随机变量进行了参数敏感性分析，得出一些结论，可为今后类似桥梁的设计和施工提供一定参考。本文主要研究内容如下：
　　（1）对现有的可靠度计算方法进行了分析和归纳，总结了各方法存在的缺陷：一次可靠度法、二次可靠度法无法求解隐式功能函数可靠指标，且对于非线性较强的复杂结构求解时不易收敛；蒙特卡洛法求解可靠指标需要大量抽样，效率低；二次多项式响应面法精度不够；神经网络响应面法易陷入局部最优等问题。
　　（2）针对现有的可靠度计算方法存在的不足，本文提出了基于 SVM-PSO算法的可靠度计算方法并通过算例验证了该方法的可行性。该方法结合了SVM响应面法小样本学习能力、拟合精度高和 PSO算法搜索能力强、收敛快的优点，能很好的解决隐式功能函数求解可靠指标不收敛的问题。
　　（3）针对实际工程建立有限元模型，采用本文提出的方法对一座大跨度悬索桥进行了基于挠度控制和基于应力控制的可靠度分析，并通过PNET法对基于应力控制下大跨度悬索桥进行了体系可靠度分析，结果表明，结构在两种失效模式下均具有较高的可靠指标。
　　（4）为进一步考察随机变量对悬索桥可靠度的影响，本文对大跨度悬索桥在两种失效模式下进行了可靠指标灵敏度分析，确定出灵敏度较高的随机变量并对灵敏度较高的随机变量进行了单参数变化分析，以考察可靠指标随各随机变量均值及标准差的变化规律及趋势。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 大跨度悬索桥的发展

1.2 大跨度悬索桥可靠度分析的必要性

1.3 可靠度分析方法的发展及存在的问题

1.4 本文主要研究内容

第二章 结构可靠度计算方法的基本理论

2.1 可靠度分析的基本概念和原理

2.2 结构可靠度的基本分析方法

2.3 本章小结

第三章 基于SVM-PSO算法的可靠度计算方法

3.1 统计学习理论

3.2 支持向量机基本理论

3.3 基于SVM的功能函数拟合

3.4 基于PSO算法的可靠指标求解

3.5 基于SVM-PSO可靠度方法实现步骤

3.6 算例验证

3.7 本章小结

第四章 基于挠度控制的大跨度悬索桥可靠度分析

4.1 工程概况

4.2 有限元建模

4.3 随机变量选取

4.4 基于挠度控制可靠度分析

4.5 本章小结

第五章 基于应力控制的大跨度悬索桥可靠度分析

5.1 吊杆可靠度分析

5.2 主缆可靠度分析

5.3 基于应力控制的体系可靠度计算

5.4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢