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工程结构可靠度：理论、方法及其应用=Engineering Structural Reliability:Theory, Method and Its Application


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工程结构可靠度：理论、方法及其应用=Engineering Structural Reliability:Theory, Method and Its Application
  • 书号：9787030726278
    作者：金伟良
  • 外文书名：
  • 装帧：圆脊精装
    开本：16
  • 页数：361
    字数：535000
    语种：zh-Hans
  • 出版社：科学出版社
    出版时间：2022-08-01
  • 所属分类：
  • 定价： ￥238.00元
    售价： ￥188.02元
  • 图书介质:
    纸质书

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内容介绍

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本书分为上、下两篇，共16章。上篇8章主要介绍了结构可靠度的基本理论与分析计算方法，下篇8章着重探讨了可靠度理论在实际工程中的应用。内容主要为：可靠度理论发展概述及基本概念、不确定性分析方法、可靠度计算方法、可靠度数值模拟方法、结构体系的可靠度、结构时变可靠度、基于可靠度的荷载组合、可靠度理论在规范中的应用、海洋平台结构可靠度、海洋结构物疲劳可靠度、桥梁结构可靠度、临时性结构可靠度、水工结构可靠度、边坡结构可靠度、施工期的人为影响分析和混凝土结构耐久性的路径概率模型。
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    前言
    符号列表
    第1章 绪论 1
    1.1 结构可靠度理论发展概述 4
    1.1.1 可靠度计算方法 4
    1.1.2 体系可靠度分析方法 8
    1.1.3 荷载与荷载组合方法 8
    1.1.4 工程应用 11
    1.2 基本概念 12
    1.3 本书内容安排 14
    参考文献 16
    第2章 不确定性分析方法 23
    2.1 不确定性分类 25
    2.2 概率论分析方法 27
    2.3 模糊数学分析方法 27
    2.4 灰色理论分析方法 29
    2.5 相对信息熵分析方法 31
    2.6 人工智能分析方法 32
    2.6.1 神经网络 32
    2.6.2 支持向量机 34
    参考文献 38
    第3章 可靠度计算方法 41
    3.1 一次二阶矩方法 45
    3.2 二次二阶矩方法 51
    3.3 随机变量不服从正态分布的可靠度计算 61
    3.4 响应面方法 65
    参考文献 67
    第4章 可靠度数值模拟方法 69
    4.1 Monte Carlo法 71
    4.1.1 随机数的产生 73
    4.1.2 随机数序列的检验 74
    4.1.3 非均匀随机数的产生 74
    4.2 方差缩减技术 75
    4.2.1 对偶抽样技巧 75
    4.2.2 条件期望抽样技巧 75
    4.2.3 重要抽样技巧 76
    4.2.4 分层抽样技巧 77
    4.2.5 控制变数法 79
    4.2.6 相关抽样法 79
    4.3 复合重要抽样法 80
    4.4 V空间的重要抽样法 85
    4.4.1 V空间 85
    4.4.2 重要抽样区域 87
    4.4.3 重要抽样函数 89
    4.4.4 模拟过程 89
    4.4.5 评价 90
    4.5 SVM重要抽样法 90
    参考文献 91
    第5章 结构体系的可靠度 93
    5.1 结构体系失效模式 95
    5.1.1 结构体系模型 95
    5.1.2 解决方法 98
    5.1.3 结构体系失效的理想化 100
    5.1.4 结构体系失效的实用化分析 103
    5.2 体系可靠度计算方法 104
    5.2.1 体系可靠度边界 104
    5.2.2 隐式极限状态——响应曲面 110
    5.2.3 复杂结构系统 112
    5.2.4 物理综合法 117
    参考文献 117
    第6章 结构时变可靠度 121
    6.1 时间积分方法 125
    6.1.1 基本概念 125
    6.1.2 非时变可靠度转化法 127
    6.2 离散化方法 128
    6.2.1 离散事件数量已知 128
    6.2.2 离散事件数量未知 129
    6.2.3 重现期 130
    6.2.4 风险函数 131
    6.3 时变可靠度的计算 133
    6.3.1 引言 133
    6.3.2 非条件失效概率的抽样方法 133
    6.3.3 一次二阶矩方法 135
    6.4 结构动力分析 136
    6.4.1 结构动力的随机性 136
    6.4.2 平稳随机过程的若干问题 136
    6.4.3 随机响应谱 138
    6.5 疲劳分析 139
    6.5.1 一般公式 139
    6.5.2 S-N模型 139
    6.5.3 断裂力学模型 140
    参考文献 141
    第7章 基于可靠度的荷载组合 143
    7.1 荷载组合 145
    7.1.1 一般形式 145
    7.1.2 离散随机过程 147
    7.1.3 简化方法 149
    7.2 荷载组合系数 152
    7.3 结构设计分项系数计算 160
    7.3.1 结构设计分项系数表达式 160
    7.3.2 结构设计分项系数确定原则 161
    7.3.3 荷载-抗力分项系数确定方法 162
    7.4 荷载组合系数及设计表达式确定 164
    7.4.1 采用组合值系数的设计表达式 164
    7.4.2 海洋工程荷载组合系数确定方法 167
    参考文献 169
    第8章 可靠度理论在规范中的应用 173
    8.1 结构设计规范的要求 176
    8.1.1 结构设计要求 176
    8.1.2 作用的分类 177
    8.1.3 目标可靠度 177
    8.1.4 结构设计的极限状态 179
    8.2 设计规范中结构可靠度的表达方式 180
    8.2.1 分项系数设计表达式 180
    8.2.2 承载能力极限状态设计表达式 181
    8.2.3 正常使用极限状态设计表达式 183
    8.2.4 耐久性极限状态设计表达式 183
    参考文献 184
    第9章 海洋平台结构可靠度 187
    9.1 海洋固定式平台可靠度 189
    9.1.1 概述 189
    9.1.2 计算模型及单桩承载力 190
    9.1.3 单桩承载力的概率分析 193
    9.1.4 海洋平台结构体系承载能力及可靠度 196
    9.2 海洋半潜式平台可靠度 200
    9.2.1 概述 200
    9.2.2 不确定性分析 201
    9.2.3 体系可靠度评估 202
    参考文献 206
    第10章 海洋结构物疲劳可靠度 209
    10.1 海底管道疲劳可靠度 211
    10.1.1 引言 211
    10.1.2 分析流程 212
    10.1.3 有限元模型 212
    10.1.4 随机升举力模型 213
    10.1.5 结构模态分析 214
    10.1.6 悬跨管道随机振动响应 215
    10.1.7 悬跨管道随机疲劳寿命和疲劳可靠度分析 217
    10.1.8 悬跨管道随机振动影响因素敏感性分析 219
    10.2 导管架平台疲劳可靠性 223
    10.2.1 疲劳荷载的概率模型 223
    10.2.2 疲劳寿命评估 227
    10.3 深水半潜式平台结构的疲劳可靠性 230
    10.3.1 疲劳可靠性分析流程 230
    10.3.2 平台关键节点的疲劳可靠性分析 230
    10.3.3 疲劳参数敏感性分析 237
    参考文献 240
    第11章 桥梁结构可靠度 243
    11.1 拱桥的可靠度 245
    11.1.1 桥梁概况 245
    11.1.2 计算模型 246
    11.1.3 构件可靠度分析 248
    11.1.4 体系可靠度计算 253
    11.2 桥梁的目标可靠度与可靠度标定 255
    11.2.1 基本问题 255
    11.2.2 规范比较 256
    11.2.3 参数分析 257
    11.2.4 标定目标可靠度 258
    11.2.5 工况及参数 259
    11.2.6 荷载效应比 259
    11.2.7 可靠度标定流程 260
    11.2.8 可靠度标定计算结果 261
    参考文献 263
    第12章 临时性结构可靠度 265
    12.1 施工期临时性结构 267
    12.1.1 施工期结构形状 267
    12.1.2 主要失效模式 268
    12.2 荷载和抗力概率模型 270
    12.2.1 荷载概率模型 270
    12.2.2 抗力概率模型 271
    12.3 体系可靠度分析 275
    12.3.1 体系可靠度分析方法 275
    12.3.2 算例分析 275
    12.3.3 讨论与结果分析 278
    12.4 模板支架施工风险评估 278
    12.4.1 施工风险评估系统的建立 278
    12.4.2 指标的权重 280
    12.4.3 专家评分结果及风险评估等级 280
    12.4.4 扣件式钢管支模架评估 282
    12.4.5 讨论与分析 285
    参考文献 285
    第13章 水工结构可靠度 287
    13.1 渡槽结构可靠度 289
    13.1.1 基本情况 289
    13.1.2 渡槽三维有限元模型 291
    13.1.3 抗裂可靠度 292
    13.1.4 挠度可靠度 297
    13.1.5 讨论与结论 298
    13.2 海塘结构可靠度 299
    13.2.1 基本情况 299
    13.2.2 基本方法 299
    13.2.3 案例分析 302
    13.2.4 讨论与结论 304
    参考文献 305
    第14章 边坡结构可靠度 307
    14.1 土性参数随机场 309
    14.2 土性参数的空间相关性模型 310
    14.3 滑动面上随机场局部平均计算模型 311
    14.3.1 二维滑弧的平面问题 312
    14.3.2 三维滑面的空间问题 314
    14.4 边坡稳定极限状态方程 316
    14.4.1 二维极限状态方程 316
    14.4.2 三维极限状态方程 317
    14.5 基于随机场局部平均的可靠度模型 318
    14.6 土性参数相关性对可靠度的影响 319
    14.6.1 单一材料边坡算例 319
    14.6.2 多层材料边坡算例 320
    14.6.3 算例结果分析 321
    14.7 算例 322
    14.7.1 单层土坡算例 322
    14.7.2 南水北调中线某渠道边坡算例 322
    参考文献 324
    第15章 施工期的人为影响分析 325
    15.1 人为影响的可靠性分析 327
    15.1.1 无人为影响的参数 327
    15.1.2 施工中存在的人为错误影响 328
    15.1.3 人为错误率与人为错误影响程度及其分布 328
    15.1.4 施工中人为错误的模拟 330
    15.2 算例 335
    15.3 讨论与结论 338
    参考文献 338
    第16章 混凝土结构耐久性的路径概率模型 339
    16.1 路径概率模型 341
    16.2 多重路径概率模型 342
    16.2.1 基本概念 342
    16.2.2 氯盐侵蚀下的概率预测模型 344
    16.2.3 混凝土碳化概率预测模型 344
    16.2.4 碳化和氯离子共同作用下的概率预测模型 346
    16.2.5 钢筋锈蚀扩展 347
    16.2.6 保护层开裂和裂缝宽度确定 348
    16.2.7 锈蚀混凝土构件承载力 348
    16.3 任意点的路径概率模型 349
    16.4 工程实例 351
    16.4.1 氯盐环境下的钢筋锈蚀 351
    16.4.2 碳化和氯盐侵蚀共同作用下的钢筋锈蚀 354
    参考文献 357
    名词索引 359　
    CONTENTS
    Preface
    List of Notation
    Chapter 1 Introduction 1
    1.1 An overview of the development of structural reliability theory 4
    1.1.1 Reliability calculation method 4
    1.1.2 Reliability analysis method of structural systems 8
    1.1.3 Load and loads combination method 8
    1.1.4 Engineering applications 11
    1.2 Basic concepts 12
    1.3 Content arrangement of this book 14
    Reference 16
    Chapter 2 Uncertainty Analysis Method 23
    2.1 Classification of uncertainty 25
    2.2 Probability analysis method 27
    2.3 Fuzzy mathematical analysis method 27
    2.4 Grey theory analysis method 29
    2.5 Relative information entropy analysis method 31
    2.6 Artificial intelligence analysis method 32
    2.6.1 Neural network 32
    2.6.2 Support vector machine 34
    Reference 38
    Chapter 3 Reliability Calculation Method 41
    3.1 First-order second-moment method 45
    3.2 Second-order second-moment method 51
    3.3 Reliability analysis of random variables with non-normal distribution 61
    3.4 Response surface method 65
    Reference 67
    Chapter 4 Numerical Simulation Method of Reliability 69
    4.1 Monte Carlo method 71
    4.1.1 Generation of random number 73
    4.1.2 Test of random number sequence 74
    4.1.3 Generation of non-uniform random number 74
    4.2 Variance reduction techniques 75
    4.2.1 Dual sampling technique 75
    4.2.2 Conditional expectation sampling technique 75
    4.2.3 Importance sampling technique 76
    4.2.4 Stratified sampling method 77
    4.2.5 Control variates method 79
    4.2.6 Correlated sampling method 79
    4.3 Composite importance sampling method 80
    4.4 Importance sampling method in V space 85
    4.4.1 V space 85
    4.4.2 Importance sampling area 87
    4.4.3 Importance sampling function 89
    4.4.4 Simulation procedure 89
    4.4.5 Evaluation 90
    4.5 SVM importance sampling method 90
    Reference 91
    Chapter 5 Reliability of Structural System 93
    5.1 Failure mode of structural system 95
    5.1.1 Structural system model 95
    5.1.2 Solution 98
    5.1.3 Idealization of structural system failure 100
    5.1.4 Practical analysis of structural system failure 103
    5.2 Calculation method of system reliability 104
    5.2.1 System reliability boundary 104
    5.2.2 Implicit limit state: response surface 110
    5.2.3 Complex structural system 112
    5.2.4 Physically-based synthesis method 117
    Reference 117
    Chapter 6 Time-dependent Structural Reliability 121
    6.1 Time integral method 125
    6.1.1 Basic concept 125
    6.1.2 Time-dependent reliability transformation method 127
    6.2 Discrete method 128
    6.2.1 Known discrete events number 128
    6.2.2 Unknown discrete events number 129
    6.2.3 Return period 130
    6.2.4 Risk function 131
    6.3 Calculation of time-dependent reliability 133
    6.3.1 Introduction 133
    6.3.2 Sampling method of unconditional failure probability 133
    6.3.3 First-order second-moment method 135
    6.4 Structural dynamic analysis 136
    6.4.1 Random of Structural dynamic 136
    6.4.2 Several issues of stationary random process 136
    6.4.3 Random response spectrum 138
    6.5 Fatigue analysis 139
    6.5.1 General formulas 139
    6.5.2 S-N model 139
    6.5.3 Fracture mechanics model 140
    Reference 141
    Chapter 7 Load Combination Based on Reliability 143
    7.1 Load combination 145
    7.1.1 General form 145
    7.1.2 Discrete stochastic process 147
    7.1.3 Simplified method 149
    7.2 Load combination factor 152
    7.3 Calculation of partial coefficient of structural design 160
    7.3.1 Expression of design partial coefficient 160
    7.3.2 Determination principle of partial coefficient in structural design 161
    7.3.3 Determination method of load-resistance partial coefficient 162
    7.4 Determination of load combination coefficient and design expression 164
    7.4.1 Design expression using coefficient for combination value 164
    7.4.2 Method for determining load combination coefficient ocean engineering 167
    Reference 169
    Chapter 8 Application of Reliability Theory in Specification 173
    8.1 Requirements of structural design specification 176
    8.1.1 Requirements of structure design 176
    8.1.2 Classification of actions 177
    8.1.3 Target reliability 177
    8.1.4 Limit state of structural design 179
    8.2 Expression of structural reliability in design specification 180
    8.2.1 Design expression of partial coefficient 180
    8.2.2 Design expression of ultimate limit state 181
    8.2.3 Design expression of serviceability limit state 183
    8.2.4 Design expression of durability limit state 183
    Reference 184
    Chapter 9 Structural Reliability of Offshore Platform 187
    9.1 Reliability of offshore fixed platform 189
    9.1.1 Introduction 189
    9.1.2 Calculation model and bearing capacity of single pile 190
    9.1.3 Probability analysis of single pile bearing capacity 193
    9.1.4 Bearing capacity and reliability of offshore platform structural system 196
    9.2 Reliability of semi-submersible platform 200
    9.2.1 Introduction 200
    9.2.2 Uncertainty analysis 201
    9.2.3 System reliability assessment 202
    Reference 206
    Chapter 10 Fatigue Reliability of Marine Structures 209
    10.1 Fatigue reliability of submarine pipeline 211
    10.1.1 Introduction 211
    10.1.2 Analysis procedure 212
    10.1.3 Finite element model 212
    10.1.4 Random lift force model 213
    10.1.5 Structure modal analysis 214
    10.1.6 Random vibration response of suspended pipeline 215
    10.1.7 Random fatigue life and fatigue reliability analysis of suspended pipeline 217
    10.1.8 Sensitivity analysis of influencing factors on random vibration of suspended pipeline 219
    10.2 Fatigue reliability of jacket platform 223
    10.2.1 Probability model of fatigue load 223
    10.2.2 Fatigue life assessment 227
    10.3 Fatigue reliability of deep-water semi-submersible platform structure 230
    10.3.1 Analysis procedure of fatigue reliability 230
    10.3.2 Fatigue reliability analysis of key nodes of platform 230
    10.3.3 Sensitivity analysis of fatigue parameters 237
    Reference 240
    Chapter 11 Reliability of Bridge Structure 243
    11.1 Reliability of arch bridge 245
    11.1.1 Overview of bridges 245
    11.1.2 Calculation model 246
    11.1.3 Member reliability analysis 248
    11.1.4 System reliability calculation 253
    11.2 Target reliability and reliability calibration of bridges 255
    11.2.1 Basic problem 255
    11.2.2 Specification comparison 256
    11.2.3 Parametric analysis 257
    11.2.4 Calibration target reliability 258
    11.2.5 Construction conditions and parameters 259
    11.2.6 Load effect ratio 259
    11.2.7 Reliability calibration procedure 260
    11.2.8 Reliability calibration calculation results 261
    Reference 263
    Chapter 12 Reliability of Temporary Structure During Construction 265
    12.1 Temporary structure during construction 267
    12.1.1 Structure shape during construction 267
    12.1.2 Main failure model 268
    12.2 Load and resistance probability models 270
    12.2.1 Load probability model 270
    12.2.2 Probabilistic model of resistance 271
    12.3 System reliability analysis 275
    12.3.1 System reliability analysis method 275
    12.3.2 Case analysis 275
    12.3.3 Discussion and result analysis 278
    12.4 Risk assessment of formwork support construction 278
    12.4.1 Establishment of construction risk assessment system 278
    12.4.2 Weight of index 280
    12.4.3 Expert scoring results and risk assessment grades 280
    12.4.4 Evaluation of fastener steel pipe formwork support 282
    12.4.5 Discussion and analysis 285
    Reference 285
    Chapter 13 Reliability of Hydraulic Structure 287
    13.1 Reliability of aqueduct structure 289
    13.1.1 Background 289
    13.1.2 Three-dimensional finite element model of aqueduct 291
    13.1.3 Crack resistance reliability 292
    13.1.4 Deflection reliability 297
    13.1.5 Discussion and conclusions 298
    13.2 Reliability of seawall structure 299
    13.2.1 Background 299
    13.2.2 Basic method 299
    13.2.3 Case analysis 302
    13.2.4 Discussion and conclusions 304
    Reference 305
    Chapter 14 Reliability of Slope Structural 307
    14.1 Random field of soil parameters 309
    14.2 Spatial correlation model of soil parameters 310
    14.3 Local average calculation model of random field on sliding surface 311
    14.3.1 Plane problem of two dimensional slip arc 312
    14.3.2 Spatial problem of three dimensional sliding surface 314
    14.4 Limit state equation of slope stability 316
    14.4.1 Two-dimensional limit state equation 316
    14.4.2 Three-dimensional limit state equation 317
    14.5 Reliability model based on random field local average 318
    14.6 Influence of correlation of soil parameters on reliability 319
    14.6.1 Computational example of single slope material 319
    14.6.2 Computational example of multilayer slope material 320
    14.6.3 Analysis of computational example results 321
    14.7 Computational examples 322
    14.7.1 Computational example of single-layer soil slope 322
    14.7.2 Computational example of a channel slope in the middle route of South-to-North Water Diversion 322
    Reference 324
    Chapter 15 Analysis of Human Influence During Construction 325
    15.1 Reliability analysis of human influence 327
    15.1.1 Parameters without human influence 327
    15.1.2 Influence of human error during construction 328
    15.1.3 Human error rate, influence degree and distribution of human error 328
    15.1.4 Simulation of human error in construction 330
    15.2 Computational examples 335
    15.3 Discussion and conclusions 338
    Reference 338
    Chapter 16 Path Probability Model of Concrete Structure Durability 339
    16.1 Path Probability Model 341
    16.2 Multiple Path Probability Model 342
    16.2.1 Basic concept 342
    16.2.2 Probability Prediction Model (PPM) under chloride erosion 344
    16.2.3 Probability Prediction Model (PPM) of concrete carbonation 344
    16.2.4 Probability Prediction Model (PPM) under the coupled effect carbonization and chloride ions 346
    16.2.5 Corrosion expansion of steel bars 347
    16.2.6 Cover cracking and determination of crack width 348
    16.2.7 Bearing capacity of corroded concrete members 348
    16.3 Multiple Path Probability Model (M-PPM) of arbitrary point 349
    16.4 Engineering cases 351
    16.4.1 Corrosion of steel bar in chloride environment 351
    16.4.2 Steel corrosion under the coupled effect of carbonation and chloride corrosion 354
    Reference 357
    Noun Index 359
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