基于小容量樣本的屋蓋極值風(fēng)荷載估計(jì)方法研究.pdf

1、對(duì)結(jié)構(gòu)極值風(fēng)荷載的概率估計(jì)一直是結(jié)構(gòu)風(fēng)工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究問題之一。根據(jù)所需的樣本數(shù)量,目前的極值估計(jì)方法可分為兩類:一類是基于經(jīng)典極值理論的估計(jì)方法;一類是針對(duì)較小容量樣本的估計(jì)方法。第一類方法是根據(jù)經(jīng)典極值理論對(duì)大量樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,建立較為精確的極值風(fēng)荷載概率模型,獲得具有確定保證率的極值估計(jì);此類方法較為成熟,但由于所需樣本數(shù)量巨大,往往難以在實(shí)際工程中應(yīng)用。第二類方法需要首先采用一定的措施,如對(duì)樣本母體概率分布予以假定或從少量樣

2、本中提取盡量多的獨(dú)立峰值等,以解決樣本數(shù)量較少的問題,但盡管如此,其估計(jì)精度仍會(huì)隨著估計(jì)方法以及樣本性質(zhì)的不同而有所差異。從工程角度來(lái)看,對(duì)小容量樣本極值估計(jì)方法進(jìn)行研究更具有實(shí)用價(jià)值。本文在對(duì)現(xiàn)有極值估計(jì)方法進(jìn)行歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上,結(jié)合典型屋蓋結(jié)構(gòu)的重復(fù)采樣風(fēng)洞試驗(yàn),對(duì)各種基于小容量樣本的極值估計(jì)方法進(jìn)行了比較分析,提出了基于風(fēng)壓脈沖的極值估計(jì)方法,解決了屋蓋風(fēng)荷載非高斯特性明顯區(qū)域的極值估計(jì)問題。
　　主要工作包括以下幾個(gè)方面:

3、
　　1、基于經(jīng)典極值理論并結(jié)合大規(guī)模重復(fù)采樣風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),建立典型屋蓋結(jié)構(gòu)的極值風(fēng)荷載精確概率模型
　　對(duì)球面屋蓋和平面屋蓋縮尺模型進(jìn)行大規(guī)模的重復(fù)采樣風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),獲得1000余次的屋蓋表面風(fēng)壓時(shí)程樣本;在此基礎(chǔ)上利用經(jīng)典極值理論建立了屋蓋極值風(fēng)壓的概率模型。該模型不僅揭示了屋蓋表面極值風(fēng)壓的概率分布特性,而且可以作為后續(xù)研究中評(píng)價(jià)小容量樣本極值估計(jì)方法準(zhǔn)確性的標(biāo)準(zhǔn)。
　　2、基于樣本母體分布假定的極值估計(jì)方法比較研究

4、r>　　基于上述精確概率模型和重復(fù)采樣風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),系統(tǒng)考察了三種基于樣本母體分布假定的極值估計(jì)方法,峰值因子法、改進(jìn)Hermite模型法和Sadek-Simiu法,對(duì)這些方法估計(jì)結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究表明:峰值因子法的估計(jì)結(jié)果離散性較小,但數(shù)值多數(shù)偏低;改進(jìn)Hermite模型法估計(jì)結(jié)果的離散性較大,且數(shù)值多數(shù)偏高;Sadek-Simiu法的離散性介于二者之間,且估計(jì)結(jié)果與精確值較為接近。
　　3、基于樣本獨(dú)立峰值的

5、極值估計(jì)方法比較研究
　　系統(tǒng)考察了三種基于樣本獨(dú)立峰值的極值估計(jì)方法,“獨(dú)立風(fēng)暴”法、越界峰值法和r-LOS法,對(duì)其極值估計(jì)精度及穩(wěn)定性進(jìn)行了比較分析。研究表明:“獨(dú)立風(fēng)暴”法的極值估計(jì)結(jié)果離散性比越界峰值法和r-LOS法小;但是,在偏度系數(shù)和峰度系數(shù)變化較大的區(qū)域,“獨(dú)立風(fēng)暴”法極值估計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性較越界峰值法和r-LOS法差。
　　4、提出基于“風(fēng)壓脈沖”的極值估計(jì)方法
　　針對(duì)現(xiàn)有的峰值提取方法存在相鄰峰值的時(shí)

6、間間距取值過大的問題,提出基于“風(fēng)壓脈沖”的獨(dú)立峰值提取方法。利用該方法改進(jìn)了越界峰值法、r-LOS法和“獨(dú)立風(fēng)暴”法,結(jié)合典型屋蓋的重復(fù)采樣風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)改進(jìn)方法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證,研究表明,改進(jìn)方法極值估計(jì)結(jié)果離散性減小、總體的極值估計(jì)效果更好。
　　針對(duì)“獨(dú)立風(fēng)暴”法極值概率模型存在的問題,改進(jìn)了極值概率模型,結(jié)合本文的峰值提取方法,提出了一種針對(duì)小容量樣本的極值估計(jì)方法—改進(jìn)“獨(dú)立風(fēng)暴”法,并與其他方法的極值估計(jì)結(jié)果進(jìn)行比較