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关键词:语文课堂 小学生 独立思考精神 创新 情景 兴趣
中图分类号:G623.2 文献标识码: C 文章编号:1672-1578(2012)04-0194-01
语文新课程标准实行以来,语文教学向多样化转变。新课标下的语文教学具有更新型的特点。教师在小学语文的教学方面不仅要注重培养学生获得知识的能力,也要注重学生思维的培养。在课堂实施新型教学方式,既能培养学生的独立思考能力,又能培养学生的创新能力和创新精神[1]。本文就课堂如何培养小学生独立思考精神展开讨论。
1 创造情景,激发学生独立思考的兴趣
俗话说,兴趣是最好的老师。有心理学家认为,一切有成效的活动都必须以兴趣作为基础。兴趣在学生的学习中起着很大的作用,在语文学习中也不例外[2]。小学生一旦对语文学习产生了兴趣,他们就会进入积极的、最活跃的语文思维状态,其潜能便会得到开发,主体性也会得到弘扬。因此,在语文教学中要不失时机地创设语文的学习情景,激发学生学习的兴趣。可以从以下几方面来创设情景来以此激发学生学习的兴趣。
1.1激情导入,培养学生学习语文的兴趣
课文的导入可以多样化,不同的语文教师可以选择不同的导入方式,但是所选方式一定要以激发学生的学习兴趣为目的。教师可以设置相应课文题目的悬念,将学生一步一步地引入到课文中,学生的自主学习兴趣就会得到激发。例如,教师要上《孟母教子》一课时,就可以首先给同学们设置一个好的情景。教师可以这样说“想必同学们都有自己崇拜的伟人吧,但是你们是否知道他们小的时候就很刻苦努力的读书了呢?要是他们小时候生长在不好的环境中,那么他们的母亲会怎么办呢?今天我们要学习的就是这样一个有趣的故事:孟母教子。”通过这样的情景导入,使学生能够积极思考,同时也怀有一定的好奇心,能很好培养学生独立思考精神。
1.2创造轻松的教学氛围,设立良好的学习环境
目前的小学语文课堂教学中,教师总是会提出一些比较苛刻的问题,以此来激发学生思考的能力和兴趣。殊不知这样的教学方式不仅不能激发学生独立思考的兴趣,反而会使得学生对课堂学习产生厌倦的心理,带来负面效应。其实,发展个性要以宽松民主的学习气氛为前提,要让每一位学生轻松的上课,在课堂上放松压力,完全融入课堂的活跃气氛中,完全融入课文主人公的境遇中。这才是教师课堂教学的最高境界。例如在学习《开天辟地》一文时,教师可以让学生自己思考,想象出开天辟地的姿势,然后让学生在课堂上自己做出来。这样不仅能够活跃课堂气氛,激发学生学习课文的兴趣和欲望,更能够提高学生主动思考的能力,为学生以后的生活学习打下良好的基础。
2 让学生自主选择学习内容和方法,提高学生思考主动性
传统的语文课堂教学,过分强调预设和封闭,从而使课堂变得机械、沉闷和程式化,缺乏生气和乐趣,使学生的个性化阅读得不到发挥。新课程改革下的课堂教学,站在促进学生发展的位置上,尊重学生的个性化学习,以学定教。而以学定教不仅体现在学生自主选择学习的内容和方法 ,还应体现在教师对学生学习的引导和指导上。在实际课堂教学中,可以采取如下办法:
2.1自主选择学习的内容
学生自主选择自己所要学习的内容,可以使得不同的学生根据自己独特的爱好来学习不同的课文或同一课文的不同部分,这样在满足学生学习兴趣的基础上,提高了学生学习的主动性,培养了学生独立思考的能力,能收到非常好的效果,在学生积极主动投入学习方面能起到很好的效果。如学《再见了,亲人》时,教师可以告诉学生根据自己的爱好来思考,可以根据自己的喜爱选择自己认为最感人的部分来学习,也可以选择结合当时的历史背景来学,可以选择课文中主人公的性格特点来学等等。这完全地尊重了学生的个性差异的特点,而且学生在课文中学习到的新知识或由此而发现的新问题,都是自主学习的收获。总之,通过学生自主与文本对话,他们的思维发展了,有了新的感受,培养了学生独立思考的精神。
2.2自主选择学习方法
学习的主体是学生,不同的学生肯定有自己不同的学习方式,而不同的学习方式都有自己的优势,都可以获得很好的学习效果。所以,老师要基于这一点,培养学生自主学习的能力,培养学生独立思考的能力,在课堂教学中要尊重每一位学生的学习方法,并鼓励他们不断的进取。如在《海上日出》一课中,教师可以要求学生将自己最喜欢的课文内容用自己喜欢的方式进行学习,并做学习结果汇报。这样,在汇报时,有的学生就会满怀激情地描绘日出前、日出时、日出后的景象,有的则选择当中的词句的细细品味,有的则结合自己看日出的经历进行对比。教师遵循学生的个性差异,给予他们自主选择学习方法的空间,让学生个性得到最好的张扬,这也是培养学生自主思考精神的很有效途径。
3 结语
小学语文课堂教学是培养小学生独立思考精神的有效教学路径,能够起到很好的效果。小学语文教师在教学过程中一定要从培养学生的学习兴趣入手,尽力提高学生的创新思维能力,并且通过一定的途径将学生的创造性思维与实践结合起来,这样才能为学生将来的深入学习打下良好的基础。
参考文献:
关键词:水工结构;可靠度;设计;运用;管理
在水工结构设计过程中,运用可靠度设计方法,必须要注重对抗力要素、材料性质要素、荷载作用等诸多设计要素实施数理统计和分析,尤其是要对近些年积累的设计资料实施统计和分析。与此同时,还要分析已经建成工程大量原型结构观测资料,以及已有实验研究成果的分析。从本质上做好设计推广的工作,使水工结构的设计人员可以接受和理解结构可靠度理论。下面,笔者就对结构可靠度在水工结构设计中的应用进行浅谈。
一、工程结构可靠度理论及其演变
在工程设计过程中,最重要的问题就是工程结构的安全性问题。原因在于,结构工程建设的耗资十分巨大,一旦其工程失效,不仅会威胁人民群众的生命安全,更会造成难以估量的损失和次生灾害。在人们对于结构工程不确定性进行认识的过程中,结构可靠性理论得以形成。在1911年,便有人用统计数学对荷载以及材料强度进行计算。1928年和1935年,相关学者相继发表了这方面的文章。在1946年,《结构的安全》这一研究论文得以发表,该文章对结构安全度等问题进行了重点探讨。通过这样反复的研究和发展,人们可靠度理论得以产生,人们也纷纷对可靠度理论的基本概念和应用进行探讨。
对结构可靠度产生影响的因素多种多样,从工程背景的角度来看,其影响因素主要包括:荷载、材料参数、几何尺寸、初始条件、边界条件、计算模型等。人们将影响结构可靠度的因素称之为随机变量,所有的参数都可以作为随机变量,或者还可以将当量作为随机变量。但是,为了给计算带来便利,人们将可以当做常量的量看作常量。
二、水工结构可靠度设计的常用方法
(一)运用分项系数极限状态表达式
在水工结构设计的过程中,将分项系数表达极限状态作为设计方法,不仅得到了广泛的运用,成为当前水工结构可靠度设计的过程中所普遍运用的设计方法,更与确定性方法相适用。明确作用分项系数以及材料性能分项系数的物理概念,对可能会产生的不确定性和不确定因素进行反映,具有很强的降强概念和超载概念,而且其与结构类型无关。因此,从作用本身变异性来对作用分项系数进行准确地确定,运用材料试件变异性来对材料性能分项系数进行确定。在《统一标准》中,已经明确规定,水工结构结构系数主要对各种结构抗力计算不确定性进行综合考虑,还要对作用分项系数和材料性能分项系数中没有考虑的其他分项系数进行综合考虑,比如几何尺寸不确定性等。这些不确定性与水工结构的形式具有重要的关系,结构系数与结构构件的可靠度具有直接关系,结构安全等级的不同,导致其目标可靠指标也并不相同。所以,在《统一标准》里已经明确规定,将安全等级是II级结构作为前提和基础,对其他等级结构,结构系数将II级结构系数乘以对应重要性系数便可以得到。
(二)确定目标可靠指标
在水工结构可靠度的设计过程中,目标可靠指标是水工结构设计重要的根据,目标可靠指标与工程的使用维护费用、投资风险、造价、人民生活、财产等因素息息相关,目标可靠指标对水工结构经济性和安全性平衡进行体现,可以说,目标可靠指标代表水工结构设计所预期的结构可靠度。因此,对目标可靠指标值进行合理的明确,不仅要依靠设计人员水工结构可靠度的设计水平,还要依靠科技发展和社会经济,正因如此,目标可靠指标是一项需要对国家综合性技术和经济政策进行充分考虑的指标。通常情况下,人们通过经验校准法、经济优化法、事故类比法这三种方法来确定目标可靠指标。在确定目标可靠指标的过程中,不仅要对理论结果进行综合考虑,还要对水工结构设计的情况进行综合考虑,将旧规范和新规范衔接起来。在实际运用的过程中,如果采用经验校准法来确定目标可靠指标。要通过对现行的设计规范安全度进行校核,通过反演计算,将根据原规范设计在水工结构里隐含相应的可靠指标值找出来,通过对其进行分析和调整,进而对目标可靠指标进行制定,通过这样的方法和流程得出的目标可靠指标,是基于概率分析之上,属于可靠性设计目标可靠指标。
(三)计算水工结构可靠度
水工结构可靠度计算的常用方法多种多样,例如Monte Carlo抽样法、一次二阶矩方法、高次高阶矩方法、遗传算法。作为一个将适应度的函数作为根本的算法,遗传算法主要通过对各种群个体实施遗传操作,进而实现种群内个体结构重组。在这样的过程中,种群个体逐代得以优化,并且逐渐与最优解逼近。遗传算法属于智能搜索的算法,变异、交叉和选择是遗传算法所依赖的基本操作。遗传算法的流程如下图所示,遗传算法具有很强的全局最优性、自适应性、鲁棒性等特征,这些特性是其它算法缺少的。
遗传算法流程图
通过运用遗传算法,能够规避传统算法的缺点,将决策变量编码作为运算的开展对象,遗传算法将决策变量某一种形式编码作为预算对象,这样能够为我们提供便利,我们便可以更好地运用遗传操作算子。此外,遗传算法还将目标函数值作为根本的搜索信息,对搜索范围和方向进行确定,遗传算法还适用于多个搜索点信息的搜索,其概率搜索技术得以广泛运用。
结语
当前形势下,工程结构越来越复杂,人们对于事物认知程度越来越深,正因如此,工程结构设计已经逐渐从确定性的设计方法转变成为概率设计方法。传统的水工结构设计方法,不能够真正保证水工结构的安全和可靠,也不利于深入理解设计安全性的内涵。因此,在水工结构的设计过程中,要将结构可靠度理论作为前提和基础,运用概率极限状态的设计方法,能够从本质上对水工结构设计过程中不定性的因素实施量化分析。
参考文献:
[1]陈锐林,唐世江,高瑞宏,曹素功,肖新强,唐璋,胡洪波. 深水库区施工专用工程浮箱的设计理论――综合设计法[J]. 湘潭大学自然科学学报,2014,02:36-41.
[2]蒋友宝,廖国宇,谢铭武. 钢筋混凝土框架柱和轻钢拱结构失效方程复杂特性与设计可靠度[J]. 建筑结构学报,2014,04:192-198.
关键词:工程结构设计 设计可靠度
构成结构设计理论在经过长时间的演变之后,成功的引进了比较先进的概率理论,实用性有所提升。我国建设部编写并公布了一系列的统一标准,为以后的设计工作提供了坚实的基础。但是在实际运用过程中依旧会存在许多问题,本文将从设计可靠度方面的确定方式以及可靠度时效性及其一致性等方面入手,对工程结构设计可靠度存在的问题及其解决措施进行简要分析。
一、分析工程结构设计可靠度
在我国新旧规范更替的过程中,在工程结构或者是结构构件设计的可靠度方面,均按照国际通用的校对法对其进行编制。本文将以其中最为常见的《建筑结构设计统一标准》为研究对象,选择其中比较具有代表性的结构体系进行分析。
1.对工程结构极限状态进行分析,极限状态可以用下列方程进行描述。 该方程式中,g(.)属于结构功能函数,而X则代表了其中的基本变量,所以对工程结构进行设计时就必须要满足g(X1,X2,X3,X4,-----X)要大于等于0.在实际使用过程中,均定义的结构如果不能完成预定功能结构,则为失效概率。如果需要对其中结构或者是构件进行可靠度方面的计算,那么可以使用可靠度指标进行度量,二者之间的关系为Pf等于Φ(-β)。该式当中,Φ属于标准的正态分布函数,而pf则属于失效概率运算数值,β就属于构件当中的可靠指标。在对β进行求解的时候,通常情况下都使用验算点法进行求解,并且基本的变量统计参数都可以使用迭代计算对其进行获取。经过分析我们发现,平均可靠指标都使用可靠度原始依据进行确认。使用算术平均的方式对其进行处理具有比较明显的漏洞。在计算过程当中,没有代入不同种类的荷载效应对于比值的影响,因为当前情况下,还没有一个妥善的应用条件来往完成统计工作,所以在实际工作中将不会考虑到该值的分布概率以及权数。
2.本文所提出的公式当中的β以及P之间虽然存在着对应的关系,但是使用β算术平均求值将P替换掉,最终的结果与二者之间的非线性关系存在较大的矛盾。经过实际计算我们发现,当P=1.0的时候,β为1.59X10-1,当P值等于2.0的时候,β等于2.28×10-2。当P值等于3.0的时候,β等于1.35X10-2,当P值等于4.0的时候,β等于3.40X10-2.通过总结二者之间的关系我们可以发现,将不同情况下的P值带入到不同的公式当中,便可以得到具有一定针对性的数值,将这部分数值先求平均,之后进行换算,但是经过换算之后求平均的数值和直接求平均得出来的数值之间存在一定的差异。分析变量之间的关系我们可以发现,如果先假设一个功能函数为A,那么A=R-S。该等式中,R即为施工中的抗力综合效应,而S即为施工中荷载的综合效应。如果R和S都属于正态的分布状况,那么A也必然是属于正太分布,根据这一情况我们可以计算出标准差以及均值。μA=μR-μS继续计算即可得到A在概率密度方面的函数 ,那么在这种情况下的工程失效概率即为 ,其中Φ代表了常规状态下的标准正态函数。分析上述函数公式可以得出结论。在失效概率的前提下进行平均换算要明显小于按照算数的方式进行平均换算。这一结论虽然是通过总结变量之间的关系得出的,但是该结论具有一定的共性,可以应用到大部分变量。
二、措施
1.结构工程中,结构安全性主要表现与结构构件自身的承载能力以及结构牢固性与耐久性等方面。对其进行设计的时候,首先要选择经济合理的方案,再进行下一步的结构分析以及设计,并且需要使用相应的规定对结构进行检测, 保证结构安全性。可靠度通常情况下都强调正常设计、正常施工以及正常使用这三方面,要根据工程的实际情况,综合施工单位的能力,保证设计的合理性。因为作为结构设计来说,必须要考虑到工程失效所带来的风险以及后果。
2.建筑结构的使用寿命不仅与设计水平、施工科学性等因素有关,同时也与维护、使用环境息息相关。对于部分没有安全检测法规的工程来说,可以在建造过程中进行强制性的安全检查,还可以保证设计可靠度,提升工程质量。
3.在施工过程中,工程结构设计的可靠程度是工程预期目标的一个重要标尺,如果可以最大程度的获取相关信息,就可以在获取信息的基础上对其进行修订,让这一设计更加的符合实际施工的需要,因为设计不一定就会满足施工当地的要求,进行修订不代表设计是错误的,反而更能提升设计的准确性与使用效率。只有把握好工程结构当中的可靠度,让可靠度具有相对一致性,才能保证工程结构设计质量。想要做到这一点,就必须同时保证结构安全与经济性两方面的原因。在抗力函数当中,通常情况下都会使用局部的多抗力系数或者是单系数却多值的方案进行设计,并且在实际使用过程中获得了较好的效果。
三、结束语
本文主要通过计算的方式,对工程结构极限状态进行了简要的分析,再提出结构设计过程当中需要注意的问题,以及问题的严重性,针对部分问题提出了相应的解决方式。希望可以为我国工程结构设计工作提供一份资料与经验。
参考文献:
[1]舒寨民.钢构件抗力分项系数及其可靠度分析[D].重庆建筑大学申请工学硕士学位论文.2013:09-11.
[2]戴国新,刘存中,郭洪.工程结构设计可靠度中的几个问题的探讨[J].重庆建筑大学学报,2011,07(13):224-226.
[3]张周.浅议建筑结构设计可靠度的有关问题[J].建筑结构,2013,07(14):77-79.
关键词: 可靠性 可靠度结构不确定性影响因素 鉴定方法使用寿命
中图分类号: TU318文献标识码: A
0引言
随着我国经济的迅猛发展,国民对于建筑物使用追求的期望值也日趋增高,继而各式各样的建筑开始不断兴建,并且在国民经济中发挥着重要的作用,但是随着使用年限的增加和工作环境的劣化,这些结构的承载能力和使用寿命肯定会逐年降低,破损将是一个必然的、不可逆转的过程,因此从国家宏观经济的长远发展角度出发,为了节约能源和资金,相关的从业人员有必要对建筑物的可靠性进行全面科学地鉴定与分析,以保证建筑物在服役期间具有最优的可靠度水平,进而完成延长结构使用寿命的任务与目标。
1可靠性与可靠度之间的关系
我国《建筑结构可靠度设计统一标准》[1]中同时对结构可靠性和结构可靠度分别进行了定义。
结构可靠性:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的能力。
结构可靠度:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。
通过定义不难看出结构可靠性主要强调结构完成预定功能的能力,它的度量是通过结构可靠度来反映的,也就是说一个系统的可靠度反映了对工程设计的综合性要求,表现了安全和经济的统一,并且可用以协调工程的近期投资和长远效益之间的矛盾。
结构可靠性鉴定则是以结构可靠度设计的概念和实用方法为基础发展起来的。自1638年伽利略奠定了现代建筑力学基础以来,工程结构设计方法经历了容许应力设计法破损阶段设计法极限状态设计法的过程,目前采用较多的是极限状态设计法。
2结构的不确定性
工程结构需要有一定的可靠性,是因为工程结构在设计、施工、使用过程中,具有种种影响结构安全、适用、耐久的不确定性。这些不确定性,很早以前就受到人们的重视。
早期,人们采用安全系数法来笼统地考虑影响结构安全的各种不确定性,设计方法为容许应力法。容许应力法的优点是使用方便,一般情况下能够满足使用要求,缺点是安全系数全凭经验选取,缺乏科学依据,不能定量地确定安全性。所取的安全系数不能说明结构的可靠程度,因为材料强度、作用效应的概率分布没有被考虑。不同的工程采用的安全系数往往有不同的可靠性。基于可靠度的思想来对工程结构进行设计是土建工程的一大进步[2]。它用数学方法对工程建设的各个环节进行分析,建立了有明确可靠指标的结构设计方法。用可靠指标代替了原有的安全系数,结构的失效概率得到量化。自 1969 年A. M. Frendenthal 教授提出将可靠性理论用于结构工程领域后,经过半个世纪的努力,结构可靠性分析已经从理论研究阶段进入实用阶段。
结构在经过设计、施工等一系列工序后由最开始的虚拟模型计算转变为现实的空间实体, 这时相应的一些问题也就产生了,最早设计时考虑的随机因素, 如荷载、荷载效应、材料性能、构件几何参数等, 会改变其不确定的程度, 甚至转变为客观上确定的因素。而同时因为材料选择、施工等因素引起的不确定性却随着结构的建成而消除。
就简单的从荷载方面来说吧, 现有结构上的活荷载和设计中的活荷载具有程度不同的随机性, 因为设计中活荷载的统计特性是针对某类建筑的,而现有结构上活荷载的统计特性则应针对特定的具体建筑, 两者的变异性往往有很大差别,同时结构自重在结构建成之后不应再是随机的, 而是客观上确定的量。
此外, 一些随机因素的不确定性还与人类的控制行为有关, 如设备运行荷载、屋面积灰荷载的随机性便与实际的设备管理制度、清灰制度及其执行情况有关。这些结构的不确定因素都需要我们相关的从业人员在各自的工作环节中做出仔细的分析。
3影响可靠度鉴定的因素
3.1 建筑物在使用期内可能会遭受自然灾害侵蚀,而自然灾害会使建筑物在不同程度会受到损害,需要通过技术手段对受损建筑进行安全鉴定及维修加固施;
3.2 因地质勘察、设计、施工等因素对建筑结构造成质量缺陷,就需要对建筑物的安全性进行评估,然后运用相关技术手段进行加固或补强处理;
3.3 随着建筑物的使用时间的增长,建筑物性能会逐渐衰退,再加上碳化、腐蚀、碰撞、冻融等不利因素作用,建筑物的可靠度水平将逐渐降低,甚至有可能危害人们的生命安全;
3.4 随着社会经济和文化的发展,人们对居住、工作环境的要求发生巨大的变化,导致相当数量的老旧建筑的功能不在适用,这就需要对这些建筑进行技术改造;
3.5 建筑物的可靠性鉴定也为法律仲裁、质量纠纷、合同理赔、房屋保险投保等提供依据。而且通过结构可靠性鉴定,对为末办理相关产权的既有建筑的产权办理及银行抵押贷款提供了必要条件;
3.6 受不同时期经济环境和政治形势影响, 有的房屋建造时未按基本建设程序进行,导致房屋工程质量不能得到有效保证,并且这些建筑均在不同程度上存在各种安全隐患,需要经过安全性鉴定,并依赖定期检查来保证其安全使用;
3.7 维修改造既有建筑有着巨大的经济和社会效益,与新建建筑物相比,维修改造具有投资少、工期短、省空间等优点,这些均会带来显著的经济和社会效益。
4 可靠指标的确定以及常用的鉴定方法
4.1 设计可靠指标的确定
在实际设计中,限于目前的条件,并考虑到标准规范的现实继承性,现行统一标准中给出的可靠指标值是采用“校准法”确定的[3]。即通过对现行设计规范安全度的校核,利用反演计算,找出按原规范设计在结构中隐含的相应可靠指标值,经综合分析和调整,以此来制定基于概率分析的可靠性设计的目标可靠指标。这在实质上是充分考虑到了工程建设长期积累的实践经验,继承了原有设计规范规定的可靠度水准,接受了其总体上的合理性。目前我国统一标准中采用的可靠指标如表1 所示。
表1 结构构件承载能力极限状态的可靠指标
破坏类型 安全等级
一级 二级 三级
延性破坏 3.7 3.2 2.7
脆性破坏 4.2 3.7 3.2
4.2 结构可靠性常用的鉴定方法
目前,结构可靠性鉴定方法大致包括: 传统经验法、实用鉴定法、概率鉴定法、人工神经网络鉴定法和响应面法等[4]。
1) 传统经验法。传统经验法是以原设计规范为依据,根据个人专业知识和工程经验,然后对建筑物的可靠性给出评价的一种经验判定方法。此方法鉴定程序简单,荷载计算以实际调查为准,材料强度取值一般按经验确定,受个人主观因素影响较大,缺乏准确数据。因此,难以对结构的性能和状态做出全面的分析,评判过程缺乏系统性,鉴定结论往往因人而异。
2) 实用鉴定法。实用鉴定法是在经验鉴定法的基础上发展起来的,应用各种检测手段对建筑物及其环境条件进行周密的调查、检测、测试结构的主要力学性能参数,然后经统计分析后用于结构的分析计算,由此判定建筑物的性能和状态,全面分析建筑物所存在问题的原因。然后,以现行标准规范为依据,按照统一的鉴定程序和标准,从安全性、使用性多个方面综合评定建筑物的可靠性水平的方法。与传统经验法相比,该法鉴定程序科学,实用鉴定法十分强调检测手段和试验数据,试验数据准确可靠,对建筑物性能和状态的认识较准确和全面,可以为建筑物维修、加固、改造方案的决策提供可靠的技术依据。
3) 概率鉴定法。在实用鉴定法的基础上,运用概率论和数理统计原理,进一步利用统计推断方法分析影响特定建筑物可靠性的不确定因素的评定方法。概率鉴定法则针对具体的既有建筑物,找出建筑物在正常使用条件下和预期的使用期限内发生破坏或失效的概率,通过对建筑物和环境信息的采集和分析,评定建筑物的可靠性水平,确定结构的使用寿命。应用该方法得出的鉴定结论更符合建筑物的实际状态。
4) 人工神经网络鉴定法。人工神经网络是由大量处理单元互联组成的非线性、自适应信息处理系统。具有高度的并行处理、联想记忆、良好的自适应性和自组织能力。它无需预先确定系统的模型,而是以实验或实测数据为基础,经过有限次迭代计算,从而获得一个反映实验或实测数据内在规律的数学模型。由于人工神经网络具有较强的学习功能和容错性,可以模拟专家推理,因此神经网络在结构评定中的应用日益受到重视。
5) 响应面法。响应面法是近年来发展起来的进行可靠度分析的一种有效的方法,其思想是通过一系定性试验拟合一个响应面来模拟真实的极限状态曲面。从本质上讲,响应面是统计学的综合实验技术,用于处理几个变量对同一体系或结构的作用问题,也就是体系或结构的输入与输出的转化关系问题。
5 结语
对结构进行可靠性鉴定是对结构现状和未来工作能力了解和掌握的必要途径,鉴定方法的发展在一定程度上还要依赖于鉴定手段和技术的发展,理论上的突破同样是不可或缺的重要条件,合理的鉴定方法是对结构设计和结构可靠性鉴定安全性的重要保证,也是实现结构使用寿命延长的必要环节。
[1] GB50153—2008, 工程结构可靠性设计统一标准 [ S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2009.
[2] 赵国藩.工程结构可靠度理论与应用[M].大连:大连理工大学出版社,1996:13 -17.
关键词:土木工程结构、可靠性、设计规范
前 言:
工程结构是指由钢、木、砖石、混凝土及钢筋混凝土等建造的各种建筑物和构筑物,在我国将结构可靠性的概念及计算理论引入建筑结构设计的规范体系,并在评价结构性能时将它作为基本指标而制定了相应的国家标准以来,在结构工程中的各个领域内,结构可靠性的研究工作在国内先后得到广泛的开展。
1、影响土木工程结构可靠性的一些不确定因素和设计规范研究
1.1 影响工程结构可靠性的一些不确定因素
结构可靠性是指结构在规定的时间内、在规定的条件下完成预定功能的能力,它包括结构的安全性、适用性、耐久性等方面。其在设计、施工、使用过程中具有种种影响这些方面的不确定性因素:
(一)工程全过程中事故发生的随机性:工程在设计,施工,使用过程中可能会出现由于事件发生的条件不充分,使得在条件与结果之间不能出现必然的因果关系,从而事件的出现与否表现出不确定性,这种不确定性是难以预料的,其在数学方法上表现为随机性.研究事物随机性问题的数学方法主要有概率论、随机过程和数理统计。
(二)工程结构具有模糊性:人们对客观事物认识的不确定性,除了由于无法控制的因果关系形成的随机性外,确实还存在着很多模棱两可的模糊因素。自美国zadeh创立模糊集合论以来,用数学语言描述事件的模糊性就有了可能,以往将这类不定性归为主观不定性,对这类不定性习惯上也武断地按随机性对待。引入由隶属函数刻划的模糊性后,以概率度量的结构可靠性将改为模糊概率来度量。
(三) 工程结构理论的不完善性:工程结构理论是由若干相互联系、相互作用的要素所构成的具有特定功能的有机整体.人们常用颜色来简单地描述掌握事物知识的完善程度,并把事物(或称系统)分为三类:白色系统、黑色系统、灰色系统.对知识的不完善性处理还没有成熟的数学方法,在工程实践中只能由有经验的专家对这种不确定性进行评估,引入经验参数。
1.2 工程结构的设计标准和规范体系研究
自20世纪20年代起,国际上开展了结构可靠性基本理论的研究,并逐步扩展到结构分析和设计的各个方面,包括我国在内,研究成果已应用于结构设计规范,促进了结构设计基本理论的发展。同时我国在工程结构可靠性研究的发展过程中,进行了大量的理论研究、资料收集和数据实测工作,总结了我国工程实践经验,采用以随机可靠性理论为基础、以分项系数表达的概率极限状态设计方法,作为我国土木、建筑、水利等专业结构设计规范改革、修订的准则.全国土木、建筑、水利各专业直接为工程技术人员使用的结构设计规范在“统一标准”的统一指导下,进行了大规模的修订或编制,工程界形象地称之为规范的“转轨”,就是指从原规范的以经验为主的安全系数法转为以概率分析为基础的极限状态设计法.这项工作的规模和深度已超过了世界上一些先进国家,大大提高了我国结构设计规范的科学水平,使我国工程结构设计规范跻身于世界先进行列。
2、工程结构可靠性研究的进展研究
2.1 工程结构的概念分析
钢、木、砖石、混凝土及钢筋混凝土等建造的工业与民用建筑的承重结构,公路和铁路的桥梁、港口工程的码头,水利工程的堤坝、水闸,给水排水构筑物的水池、水管等,统称为工程结构。这些结构需要安全可靠地承受设备、人群、车辆等使用荷载,经受风、雪、冰、雨、日照或波浪、水流、土压力、地震等环境的作用.它们安全可靠与否,不但影响工农业生产,而且还常常关系到人身安危.特别是一些重要的纪念性建筑物,作为一个时代的文化特征,将留传后世,对安全可靠、适用、美观、耐久等方面,有更高的要求.
2.2 工程结构可靠性进展的一般理论研究
2.2.1 结构体系可靠性研究
随着结构可靠度理论在建筑、铁路、公路、港工和水利水电五大工程部门中的应用日益广泛逐步深入,人们深知一个结构体系的可靠度不能仅由其局部元件对某种失效形态可靠度加以度量。因此,现在设计规范中规定的结构目标指标,实际上是指失效问题而言的。对由诸元件组成的结构体系,其可靠度应由诸元件以及体系的各种失效模式所确定的极限状态方程得出。为了不断提高设计规范的质量水平,全国工程结构基础标准技术委员会1986年第二次全体委员会制定的科研项目中,对体系可靠度的研究十分重视,将连续梁、简单刚架、高桩码头、重力坝等结构体系的可靠度分析列为研究课题,这种形势在客观上促进了结构体系可靠度理论的发展。
2.2.2 结构抗震可靠性研究
在工程结构的设计中,要考虑的动态作用主要有地震、强风、波浪力等,这些作用不仅在事件发生的时间和空间上是随机的,而且每次事件作用的强度随时间的变化规律,也是随机的。因此,结构抗震可靠性的研究在我国日益受到重视,抗震可靠性的分析一般采用首次超越和低周疲劳破坏的分析方法,其中首次超越的界限,在弹性分析中一般沿用了结构构件承载能力的允许值,在弹塑性分析中采用了延性系数的允许值。这些界限值假定具有某种概率、分布,近来也有学者提出应考虑界限模糊性的观点。这些方法都是可取的,值得沿承的。
2.2.3 岩石工程的可靠性研究
国内在岩土工程中应用概率统计方法的问题,在80年代初期开始得到了重视。并进行了深入的研究,通过多年的研究与发展,大致确定了以下几个方面:(一)在概念方面的探讨,这部分虽然数量不多,但内容却十分重要。(二)岩土参数估计的研究,这是岩土工程可靠度分析中的关键和难点,以此为主的论文约占四分之一。(三)将可靠性方法引入到各类岩土工程的问题,包括计算分析方法的研究,除了一次二阶矩验算点方法外,随机有限元、高阶矩、Monte一Carlo等方法也开始引入到岩土工程的可靠性分析中来。目前在岩土工程可靠性研究方面,与上部结构相比,其成果尚未成熟到可供实用的阶段,但与上部结构采用不同设计原则的状况也不容许持续太久,加速实用化研究是势在必行。
2.2.4 结构疲劳可靠性研究
近年来随着铁路和公路桥梁、吊车梁、铁路混凝土轨枕、海洋建筑物等承受疲劳荷载的
结构物的发展以及结构可靠性理论在土木工程中的广泛应用,结构疲劳可靠性问题日益受到
重视: 例如:开展了以可靠性理论为基础的轨枕疲劳设计方法和不稳定重复荷载下的混凝土受弯构件的疲劳可靠性设计问题,同时在原国家建委支持下,中国建筑科学研究院、太原工学院、冶金部建筑研究总院等单位进行了大量的混凝土受弯构件正截面和斜截面在等幅荷载下的试验研究工作,为进一步开展疲劳可靠性的研究积累了可供利用的资料。
结束语:
一直以来,土木工程结构的安全性与耐久性一直是设计者与使用者非常关注的问题,它关系到安全与经济的协调、基础设施的投资等,并与国家现行政策、法规以及未来的经济发展息息相关,由此可见,其是一个复杂的系统工程问题.,国家对其高度重视,加强研究力度。
参考文献:
[1] 赵国藩 我国土木工程结构可靠性研究的一些进展[J] 大连理工大学学报,2000.40(3)