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第一篇土木工程结构设计论文范文参考：抗震概念设计刍论
强烈地震给人类造成无数惨重的灾难.尤其是二十世纪以来,全世界范围内的大地震造成的巨大财产损失和人员伤亡触目惊心,严重危及社会的和谐与可持续发展.这些重大的地震灾害不断挑战着人类对地震灾害的认知与防御能力.大量研究表明,造成人员伤亡和经济损失的主要原因无不与房屋建筑,基础设施以及地球上的其他各类土木工程缺乏抗震能力密切相关,甚至可以说抗震不合格的土木工程是造成地震灾害的首要元凶.与地震灾害长期斗争的历史使人们深刻认识到要真正地减轻地震灾害,使人类免遭地震威胁,唯有把我们赖以生存和工作的土木建筑环境建造得更加抗震.为达此目的,世界上凡遭受地震侵袭的国家和地区无一不编制用以抗御地震作用的各种土木工程的抗震设计规范.
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抗震设计规范通常包含具有理性依据的定量的计算或验算内容,以及凭借长期累积的工程抗震经验制定的所谓概念设计内容.长期以来,在工程界、特别在学术界会更多的重视基于理性分析的计算内容,而对概念设计及其思想往往会认为是基于定性的经验,具有一定的模糊性和不确定性,主要是靠拍脑袋得来的,很难创新与发展.然而经作者研究发现,抗震概念设计在结构抗震设计活动中起着举足轻重的作用、是建筑抗震设计规范的重要组成部分、是决定建筑结构抗震性能的根本因素.
抗震概念设计有着极其丰富的内涵.作者认为概念设计可以分为两大类,一类就是工程上传统使用的概念设计,主要是根据工程震害的教训与经验等所形成的具体的设计概念,包括设计技术以及涉及建筑和结构总体布置并确定细部构造的内容.本文将这种概念设计称为传统的抗震概念设计,或者“狭义的抗震概念设计”.除此之外,作者发现在抗震设计规范中还存在另一类更重要的概念和概念设计,即基于理性思考和分析概括出来的以期能实现抗震设计总目标、总要求的概念设计、或者相对于从工程经验中总结出来的概念和概念设计,这一类概念设计可称之为出自理性分析或人为设计出来的概念和概念设计,即“设计的概念”,称之为“广义的抗震概念设计”,诸如“小震不坏、中震可修、大震不倒”,“抗震设防分类”,“学校和医院应比一般建筑要有更高的抗震要求”等等均属此列.
本文系统地研究了抗震概念设计的发生、发展和最终形成过程,阐述了抗震概念设计在抗震设计中无可替代的重要作用,研究了抗震概念设计的内涵和一般规律,并从工程与工程力学角度、运用哲学观点,探索了结构抗震概念设计的分类和理性基础.研究的主要内容和成果有以下几个方面：
（1）揭示了抗震概念设计的普遍性和重要性.限于人们对地震科学认知的局限性,以及工程地震破坏包含极强的非线性、地震作用与结构性能极大的不确定性以及极其复杂的因果关系,为了确保抗震设计的有效性,这就要求设计者具有更全面、更系统的抗震概念设计思想.然而,目前针对结构抗震概念设计的专门研究尚不多,发展迟缓.本文研究会有利于推进结构抗震概念设计的发展与应用.
（2）针对传统的（狭义的）抗震概念设计进行梳理、分析、讨论和研究,结合我国、美国和欧洲现行规范中的概念设计内容对狭义抗震概念设计给出了更准确的定义,即指工程专业人员根据工程结构的地震破坏现象和工程经验等所形成的符合专业基础理论和常识的基本设计原则和设计思想,对所要设计的建筑和结构进行总体布置并确定细部构造的过程.研究其内在的规律,总结了它的主要特点,即经验性、客观性、包容性、可更新性和地区性.对狭义概念设计的内容进行了科学分类,使狭义概念设计层次更加清晰.
（3）针对不同结构形式的震害破坏特点,分析并揭示了基于震害教训和工程经验的狭义抗震概念设计思想及其理性基础.运用辩证唯物主义方法,通过简单的力学原理分析,进一步探索了传统（狭义）的抗震概念设计思想发展和形成的一般规律,即内外结合、刚柔相济、强弱分明、权衡利弊和有备无患.
（4）提出了“广义抗震概念设计”的思想,研究了它的定义和特点.广义抗震概念设计是根据抗震设计总体目标,经过认真和反复的理性思考和推论,且又能获得业内同行共识的抗震设计理念.它具有主观性、抽象性和模糊性、指导性和标志性的特点.从抗震设防分类和设防目标对“广义抗震概念设计”进行了分类.并对比分析了我国以及美国、欧洲规范中关于广义抗震概念设计思想的发展和异同点,提出抗震概念设计思想、尤其是“广义抗震概念设计”的理念是反映抗震设计规范本质的核心内容,也是推动和指导抗震设计规范发展的根本动力.为今后发展更合理、更加有效的广义概念设计思想,为不断提升抗震设计规范的水平提供了新的途径.
第二篇土木工程结构设计论文样文：智能土木（桥梁）结构理论及其核心算法研究
在刚跨入21世纪的时刻,高科技正迅猛地渗透到包括土木工程在内的各个传统行业中,尤其是新材料技术、信息技术及计算机技术正在进一步地与传统生产方式相结合,使传统行业的生产力水平有了空前的提高.
结构强度、完整性、安全性及耐久性的评估问题长久以来一直引起人们的普遍关注.尤其在美国“9．11”事件发生之后,结构安全更成为现代及未来社会的重点思考问题.智能结构是近年来业内人士的一个热点话题,由于它使建筑结构的功能从根本上得以扩充,能极大地满足人类对生活空间的安全信任需求,因此,智能结构已毫无疑问地成为未来土木工程结构的发展方向.这是高科技向土木工程渗透的必然结果.https://www.mbalunwen.net/chaonengli/90024.html
关于智能土木结构这一思想的理论、实验及应用研究目前尚处于初步探索阶段,大量概念尚待滤清,研究内容也界定模糊,尚没有一个涵盖其主要研究方向的理论框架问世,这极大地阻碍了研究工作的进展.为此,本文对智能土木结构的理论框架和其核心算法进行了一些探索和研究,概括如下： 1．本文借鉴首先由航空航天制造业提出的智能材料结构概念的定义方式,明确地提出了智能土木结构的概念及定义,即：“土木(桥梁)结构中因嵌入部分智能子结构或智能材料,使其具有自监测、自诊断、自适应或自修复等仿生功能,从而能极大地满足人们在结构安全性及使用维护方便性等方面的要求,这种土木结构就称为智能土木(桥梁)结构”.同时,还对各种智能土木(桥梁)结构进行了类型的划分,并指出了未来土木结构的智能化应以嵌入式智能土木结构为主要发展方向. 2．全面论述了智能土木结构的理论体系构成,从仿生学角度剖析了智能土木结构的构成要素.针对理论研究和应用研究的现状,提出了结构智能化三层次的概念.论述了智能土木结构的研究内容,指出了智能土木结构的设计特点及流程.同时,本文又针对桥梁结构,给出了智能桥梁结构的总体方案设计,它由三个系统子方案组成：健康状态自感知监测系统、健康状态自诊断系统及灾害响应控制系统,并分别对其做出较为具体的规划. 3．给出了可行的智能土木结构测控硬件系统的解决方案.首先对桥梁结构材料和智能材料的集成问题进行了深入的讨论,它是智能桥梁结构走向实施的一个关键.同时还建立了静力实验传感器布置优化设计的数学模型,提出了梁式桥静力应变传感器网络优化设计方法,并用实例证明了该方法的合理性.建立了基于传统测试技术的数据采集系统的硬件环境,并以Win 32API及MATLAB两种模式构建了应变仪与PC的接口软件方案. 4．从力学反问题的角度出发,阐述了智能桥梁结构的智能计算问题的两种 西南交通大学博士研究生学位论文 第n页思路一一无模型力学反问题的计算智能法解决思路以及有模型力学反问题的有限元法解诀思路.通过对这两种计算路线的比较,给出了可行的模块化智能上木结构智能计算方案,并对方案中各模块的功能及相互间的逻辑关系进行了详细规划和设计. 5．定义了桥梁结构工作状态指标——荷载水平.以带有偏差单元的递归神经网络为工具,建立了基于实时数据采集系统监测应变信息的智能桥梁结构荷载识别模型,给出了详细的神经计算基本步骤.通过实时识别,建立了桥梁结构工作状态实时在线监测、分检机制.针对人工神经网络学习算法的特殊需求,给出了两种学习模式的收集策略——基于模型试验的学习模式收集策略及基于原结构竣工荷载试验的学习模式收集策略. 6．除了对桥梁工作状态进行监测、分检工作以外,在工作状态指标超过某种限值时还须对桥梁进行力学场的计算.应变‘抹平’问题是智能土木结构在特殊计算环境下进行有限元分析所遇到的首要问题,其实质是如何将测点的应变测量信息与对应的有限元计算值修匀、抹平的问题.文中首先定义了结构静态应变残差矩阵,并利用有限元单元分析的推导过程建立了等效残差结点力列阵,从而提出了基于迭代法的应变抹平问题的有限元解法.最后,文中还讨论了部分预应力混凝土连续刚构桥的有限元计算模型问题. 7．最后,利用广珠线虎跳门连续刚构桥模型试验的部分测试数据及其在移动荷载作用下的有限元分析数据,分别对本文提出的智能计算方案中的核心算法一智能桥梁结构荷载识别模型进行了离线仿真验证.通过从试验测试数据中选取一套合理的学习模式,其余数据组成验证集,先对模型加以训练,使模型具有了在线监测、分检能力,然后用验证集加以验证,结果表明,该模型在以集中力车辆荷载为原型的实验加载过程中具有较好的静力识别能力及可接受的移动荷载的识别能力,然而对于如何进一步提高网络对移动荷载的识别精度尚需做进一步的研究.
第三篇土木工程结构设计论文范文模板：考虑多种误差的结构可靠度指标置信度研究
随着科技的进步与理论的深入,对结构可靠性研究的要求愈来愈高,结构可靠度指标计算精度的要求也不断提高.本文将按照结构可靠度指标的计算原理,总结寻找其影响因素和可能产生的误差,分析误差产生原理及作用方式,并提出合适的数学力学方法量化误差作用大小,对可靠度指标进行修正,以期获得对实际工程具有更好指导意义的结果.
很多实际工程,尤其是岩土工程,可靠性计算数据直接来源于现场测量结果.依据数理统计,同一性能指标的现场试验可看作抽样试验,测量结果则可看作样本.根据样本可以对性能指标进行参数估计,这些估计值是可靠度指标计算的基础.以样本参数估计母体参数,必然存在随机性,同一母体在不同子样下有不同的参数估计结果,导致可靠度指标将会在一定范围内产生随机波动,故依据子样得到的可靠度指标应该是一个随机变量,而目前可靠度研究中将其简化为一个固定的简单的数值.作为随机变量的可靠度指标要实现对工程的指导意义,必须进行置信区间研究,即可靠度指标真实值发生在某个数值区间内的概率大小.不论是传统的可靠度指标的取值,还是本文提出的随机变量的可靠度指标的置信区间都受到各种误差因素的影响,必须进行相关误差研究才能更好地应用于实践.本文将对相关误差因素进行逻辑分析与量化计算,具体分析过程如下：
首先,可靠度指标赖以计算的基础是测量数据,而在具体测量过程中误差不可避免.测量误差包括系统误差、随机误差和粗差,这些误差可以通过提高子样样本容量和严格按照数理统计理论处理数据得到有效控制.然而,在实际工程中,相应规范标准在数据采集时要求的测量次数很少,对数据的处理比较简单,在大多数情况下可以对数据进行有效处理,但是在某些情况下可能会出现数据处理的误差,导致可靠度计算的结果成为“空中楼阁”.本文通过实例数据说明土木工程规范在数据处理中存在的某些缺陷,同时测绘科学与技术中测量误差的相关理论与处理方法可以有效改善这些缺陷,这也说明测量误差理论在土木工程数据处理领域的应用可以有效提高结构可靠性分析结果自身的可靠性.
其次,结构可靠性理论分析中,正态分布应用较为广泛.其与很多随机变量的实际概型契合较高,且具有较好的数学优势,易于推导及变换.但是,理论与实际很难完全符合,随机变量只可能近*从正态分布,特别是概率密度曲线尾部是否有界的问题,导致理论失效概率与实际失效概率之间存在偏差的尾部效应问题.随着可靠性研究精度要求的提高,必须考虑尾部效应,特别是在结构的系统可靠性问题中,偏差将会产生非线性累积.为消除尾部效应,本文提出了平截尾正态分布,该分布是对正态分布的修正,继承了正态分布的优点,并有效解决了尾部效应.本文完成了新分布的相关理论和应用研究,通过假设检验证明新分布可用于实际工程的理论分析模型,并深入讨论其与正态分布计算得到的失效概率的偏差,计算结果显示两者偏差在10%以上.
再次,任何结构在设计、制造、施工和管理使用等全过程的各个阶段都是由人进行相关操作,不可避免存在各种人因失误造成的影响.例如：设计图配筋失误、混凝土浇筑施工失误、使用超载失误等等.为保证可靠性研究结果对实际工程的指导意义,应该考虑人因失误因素.本文提出了AHP-THERP复合模型分析建筑结构全过程人因失误概率,继而量化人因失误对结构抗力总体水平的影响,使计算可靠度指标的结构抗力值能够真实反映结构实际承载能力.
最后,结构由若干构件组成,而构件安装后实际尺寸受生产控制技术、安装、使用环境等多种因素的影响不可能与设计尺寸完全相同,即结构存在几何误差.对于超静定结构,几何误差将会在杆件内部产生自内力,从而影响荷载在杆件中的分布.本文通过结构力学方法推导出的结构冗余分量矩阵,得到结构在几何误差下的自内力,得到其对结构可靠性的影响.
综上所述,为更加全面真实的研究结构可靠性状况,应该考虑各种因素对可靠度指标的影响.本文提出了可靠度指标计算的参数漂移模型,该模型能够量化各种误差因素对可靠度指标的影响,从而能够得到真实准确反映结构可靠性的可靠度指标.实例分析结果显示本文模型计算结果与传统计算结果差距超过10%,因此,实际工程有必要同时考虑本文模型于传统计算模型的分析结果.本文模型在可靠性研究中具有一定的实用意义和广泛的应用前景.
第四篇土木工程结构设计论文范例：光纤光栅智能材料、结构的研究与应用
智能材料是一个具有感知、驱动和控制等功能的智能化的材料系统.智能材料代表了材料科学的最活跃方面和最先进的发展方向,成为了科学界研究的热点.
结构健康监测是土木界亟待解决的重大理论与现实问题,结构健康监测的实现对于保障重大土木工程如桥梁、超高层建筑、大跨空间结构、大型水坝、核电站以及输油、供水、供气等管网系统等的结构安全具有重大的现实意义.
智能材料应用于结构健康监测的研究,是21世纪具有挑战性的课题.利用智能材料与结构技术解决重大土木工程结构在整个服役期内的健康监测和安全评估问题,是一个全球性的研究热点,具有重大的经济价值和社会意义.
光纤光栅智能材料是近年发展起来的先进传感材料,它有效克服了当前常规传感系统在长期稳定性、耐久性和分布范围方面存在的不足,最有希望满足现代工程结构监测的高精度、远距离、分布式和长期性的技术要求,具有传统技术无法比拟的优势.研究开发在长期稳定性能上满足工程要求的新型光纤光栅智能材料是从根本上实现结构健康监测的核心工作之一.
本论文在国家自然科学基金、国家863计划和湖北省重点攻关项目的支持下,在导师的悉心指导下,从光纤光栅智能材料的传感机理出发,研究了大型土木工程结构健康监测系统的构成、功能、监测内容、手段及实现,在试验的基础上研制了光纤光栅锚索测力传感器,并将之成功应用于武汉晴川大桥健康监测系统,监测结果与理论计算基本吻合.本文接着研究并总结了传感器在大型土木工程结构健康监测中的优化布点方法、健康状况识别准则以及现场监测数据的采集及后处理方法,对大型土木工程健康状况监测智能化、网络化、系统化的实现具有重要意义.本文最后结合不同类型(在建、已建、加固)重大土木工程健康监测的试验和应用,从材料、构件、结构等方面探讨了用于重大工程结构的光纤光栅传感器的制备、封装、埋入、粘接、安装保护工艺等技术以及光纤光栅传感网络设计技术和系统集成技术,部分监测试验结果并与常规监测结果进行了对比分析,最终实现了在重大工程建设中的应用.
本论文的多项研究成果通过相关的成果鉴定,并已在多个重大工程项目上获得成功应用,成为国家科技进步二等奖的部分内容.
第五篇土木工程结构设计论文范文格式：结构健康监测的无线传感器及其网络系统
随着人们对结构安全性重视程度的提高以及各种监测、检测相关技术的发展,结构健康监测技术已经成为土木工程结构研究中的重要方向.无线传感器及其网络系统由于其小型化、集成化、低维修费用、少安装时间等特点而成为近年来结构健康监测系统的研究热点.
本文在充分研究传感技术、信号处理技术、无线通信技术的基础上,针对土木工程结构整体性态监测的无线加速度传感器集成、结构局部性态监测的无线应变传感器集成以及相应的无线传感器网络拓扑结构、网络通信协议、网络能耗处理、网络试验等问题进行了系统的研究,主要研究内容如下:
1.针对结构整体性态监测的需要,从设计的小型化、低功耗、低成本、高可靠性角度出发,对相关电子器件进行了比较、分析、选择,在此基础上,采用模块化设计方法,对传感处理模块、微处理模块、无线收发模块以及能源模块分别设计、调试,进而集成了基于数字接口的无线加速度传感器节点.在设计过程中,对无线加速度传感器节点的数字接口问题、校正问题进行了重点研究.标定实验表明研制的无线加速度传感器能够满足土木工程结构加速度测量的要求.
2.针对传统应变采集设备体积较大、要求使用导线精度高等问题,提出了应变监测的无线采集传输系统的方案,并集成了用于局部性态监测的无线应变传感器及其采集系统,系统设计中,对无线应变传感器放大处理模块的集成和测试进行了重点研究.文中提出的基于电阻应变片的无线采集传输系统具有小型化的特点,能克服传统有线采集系统的不足,更适合在现场测试中应用.
3.针对结构健康监测无线传感器组网的问题,以相关的传感器网络拓扑结构模型为基础,提出了节点—子基站—主基站三层无线传感器网络拓扑结构.通过主基站,无线传感器网络系统可以同Internet连接,实现远程访问,针对所提出的三层无线传感器网络拓扑结构,以传统的无线通信协议理论为基础,借鉴国际标准化组织的七层通信协议,提出了无线传感器网络的通信协议模型,并重点分析了数据链路层和网络层的协议设计.
4.针对结构健康监测的无线传感器网络系统能耗问题,分析了能耗影响因素,并从节点和网络角度提出了节能措施.在节点方面,采用硬件、软
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