工程結構可靠性理論與應用 習題及答案

2022-03-12 01:17:10 字數 2843 閱讀 8929

4.1某地區年最大風壓實測值見教材表3-3。

(1)用k-s檢驗法對年最大風壓分布進行假設檢驗,證明該地區年最大風壓可用極值i型來擬合,並寫出相應的分布函式;

(2)試求該地區設計基準期t=50年的最大風壓的統計特徵(統計引數和分布函式)。

解:(1)列出年最大風壓實測值表,見表1。

表1 某地年最大標準風壓(kgf/m2)實測值(25年)

(2)對荷載進行統計分析,依據該地區25年實測最大風壓力繪製計統計頻率分布直方圖,為偏態,所以初步判斷年最大風壓力服從極值i型分布,試用極值i型分布擬合。已知極值i型分布函式

(3)引數估計

子樣平均數: =

子樣標準差:

在,,未知情況下,分別用上述估計值=19.93、=8.62來近似代替,計算未知引數的估計值。

於是可以得到該地區年最大風壓可以用來擬合。

(4)假設檢驗

假設h0:該地區年最大風壓服從極值i型分布,即其分布函式為

其中,。

2)將x的經驗分布函式(統計量)與假設的x的分布函式進行比較,使用統計量,其中,來度量抽得的子樣與要檢驗的假設之間的差異,數量大就表示差異大。

為便於計算的觀測值,列表計算。見表2。

表2 子樣檢驗差異表

表中 從表2可見: 0.1272

3)給顯著水平,求出臨界值。當n足夠大時,我們可以認為的分布近似於。給定,臨界值即滿足

查教材附表ⅲ =1.36

=0.645<=1.36,

故接受h0,即認為該地區年最大風壓服從極值i型分布,其分布函式為:

, (5)求該地區設計基準期t=50年,最大風壓的統計特徵值。

不考慮風向時:

由此得到:,

考慮風向時:

==由此得到:, 。

4.2 求鋼筋混凝土軸心受壓構件的抗力統計引數。

已知 c30混凝土,,

20mnsi鋼筋,,

截面尺寸,,,

配筋率=0.015,穩定係數,抗力表示式

鋼筋截面積:,

計算模式:,

解:計算公式為:,統計引數為:

=1.4117.5300500+1.143400.0151300500

=4573350 n

令 =0.0248

得:1.35

=0.165

4.3 已知極限狀態方程z=g(r,s)=r-s=0, =100, =50, 0.12, 0.15,試求下列情況下。

(1)r、s均服從正態分佈;

(2)r服從對數正態分佈,s服從極值i型分布。

解:(1)當r、s均服從正態分佈時:

=100, =50, 0.12, 0.15

=12,=7.5

得 =3.53

(2)r服從對數正態分佈,s服從極值i型分布時:

1)由於r服從對數正態分佈,首先對抗力r進行當量正態化:

令的初值為其平均值,

==100(1+4.59802153-4.60517019)

=99.285

=100=11.95713

2)s服從極值i型分布,對荷載s當量化:

令的初始值為其平均值

==5.848

=50-0.5775.848=46.6257

(50-46.6257)=0.57701

==0.054765

====7.17140

==50-0.1777.1714=48.73066

以的統計引數、代替r的統計引數、;並以的統計引數、代替、,計算得可靠度為

==3.626

4.4 已知極限狀態方程r-g-l=0

r——抗力,對數正態分佈,, 0.1

g——恆載,正態分佈,, 0.07

l——活載,極值i型,, 0.288

設及2,目標可靠度指標=3.5,試求相應的設計分項係數。

解:(1) =0.113, =0.0742, =0.2016

=3.5,1-=0.9997674

(2) 極限狀態方程為g=r-g-l=0,,,

(3) r為對數正態分佈: =0.00995

=2.9820

g為正態分佈:

l為極值ⅰ型分布:

(4)=0.0852

=0.0742

(5) 當時

=0.03498

由 =3.5=

得 ==-0.87

得1.13-3.50.87230.08521.13=0.836

=1.06+3.50.44230.0742=1.175

=0.7+3.50.20850.3498=0.9553

因此,當時

=1.18

=0.96

=1.20

(6) 當時

=0.6996

由 =3.5=

得==-0.46

得 =1.13-3.50.45600.08521.13=0.976

=1.06+3.50.0938660.0742=1.084

=0.7+3.50.885020.3498=1.78353

因此,當時

=1.18

=1.02

4.5 已知極限狀態方程,設計表示式為

,,且目標可靠度=3.7

,, (正態分佈)

,, (極值ⅰ型分布)

對數正態分佈)

試求及。

解:服從正態分佈:

, 服從極值ⅰ型分布:

, 服從對數正態分佈:

, 極限狀態方程為:

假定初值

, 利用以下公式進行迭代:

對活荷載sq當量正態化:

, 經過6次迭代,精度為,得

則由將代入得由,可得則

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