【摘 要】
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生命线工程是指维持现代城市功能和区域经济功能,对国计民生有重大影响的基础性工程设施系统。大量的震害调查表明,地震作用下生命线工程的破坏将对城市的社会和经济功能造成严重的危害。因此,进行生命线工程系统的抗震可靠度估计研究具有非常重要的现实意义。生命线工程系统抗震可靠度估计的重要内容之一是计算地震激励下的生命线网络系统连通可靠度,其难点是如何解决计算中的复杂性问题和分析生命线设备或结构的相关失效问题。
【基金项目】
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国家自然科学基金项目No.51978397;
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生命线工程是指维持现代城市功能和区域经济功能,对国计民生有重大影响的基础性工程设施系统。大量的震害调查表明,地震作用下生命线工程的破坏将对城市的社会和经济功能造成严重的危害。因此,进行生命线工程系统的抗震可靠度估计研究具有非常重要的现实意义。生命线工程系统抗震可靠度估计的重要内容之一是计算地震激励下的生命线网络系统连通可靠度,其难点是如何解决计算中的复杂性问题和分析生命线设备或结构的相关失效问题。目前为止,用于网络连通可靠度分析的递推分解算法(Recursive Decomposition Algorithm,简称RDA)能够有效地降低网络算法的复杂性,但对于系统中元件的相依失效问题,现有分析方法还不能很好地解决。鉴于此,针对考虑元件相依失效的生命线工程系统抗震可靠度估计问题,本文开展了下述研究工作:1.基于原RDA算法,对原来分别按照边权、点权和一般赋权,需要运用对应程序去计算系统可靠度的情况进行整合简化,发展出同时适用于三种赋权形式的统一RDA算法;2.利用移位广义对数正态分布(Shifted Generalized Lognormal Distribution,简称SGLD)模型,采用矩方法和两支撑点法进行模型参数识别,建立生命线设备或结构极值响应的边缘分布模型;3.利用顺序复合法(Sequential Compounding Method,简称SCM)和Gumbel Copula函数两种方法计算不交最小路和不交最小割的联合失效概率,建立生命线设备或结构极值响应的联合分布模型,在统一RDA算法的基础上发展出相依失效生命线工程系统抗震可靠度估计的统一RDA算法;4.基于SAP2000的有限元分析结果,采用等效单自由度模型建立变电站一次设备钢支架的动力学模型,确定等效单自由度振子的有效参数,用于生命线设备或结构系统分析中的随机响应样本计算;5.应用本文建立的方法,计算某假想变电站一次设备系统的动力可靠度。本文在RDA算法的基础上,引入SCM和Gumbel Copula两种方法分别计算RDA算法中不交最小路和不交最小割的联合概率,发展出了相依失效生命线工程系统抗震可靠度估计的统一RDA算法。算例分析结果表明,该方法可以用于相依失效生命线工程网络系统的动力抗震可靠度估计,计算精度较高。本文的研究对相依失效生命线工程系统抗震可靠度的有效计算,具有重要的理论和应用价值。
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