时间：2022-04-14 13:35:41
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇可靠度理论论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：桥梁 结构可靠度 研究现状 研究意义 概述
1.引言
结构可靠性的定义是:“在预定的条件下，结构达到设计规定功能的能力”。结构可靠度的定义是:“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”。如果失效概率用Pi表示，则可靠概率就等于( 1- Pi)，这就是可靠度。
2.研究现状
加固前的可靠度和加固后的可靠度是桥梁结构加固可靠度的研究主要涉及两方面的信息。可靠度的判断作为决策的主要相关依据是需要摸清桥梁结构的实际情况为前提的，这将决定我们采用何种相应的加固方法。加固后仍然需要对结构进行评价，从而评估加固维修是否有效或者是否达到最大功效。
加固技术时间并不长，在各种不同的加固方法中，我们对维修与加固混凝土结构的相关经验很有限，缺少必要的试验数据、设计施工标准及试验标准是很多加固方法，特别是较新型的加固技术存在的主要问题。因此，有必要收集桥梁结构加固后可靠度的研究资料，尤其对收集加固后的混凝土结构可靠性的系统研究资料。尽管，国外的相关检测设备非常先进，然而，相应的资料偏少也是一个困扰他们的问题。
对于现在的加固设计方法，其前提基本上都是在各自的试验研究基础上的半经验半理论方法，由于目前加固结构分析的复杂性，不能与现行的可靠度设计要求相协调，也无法与整个结构体系的可靠度相一致。尤其是，没有深入的研究局部加固后对构件整体及结构整个体系的可靠度相关影响。对加固后的结构可靠度研究还局限在对加固后构件的研究。大连理工大学赵国藩教授提出了加固后结构构件的可靠度分析[1]，分析了现行加固规范所具有的可靠度水平，提出了结构加
固后可靠度分析方法，对现行加固规范所具有的可靠度水平进行了分析研究;张宇[2]等分析了粘钢加固混凝土梁可靠性，赵军[3]长安大学硕士学位论文研究了预应力CFRP即布加固混凝土梁，而朱建俊[4]分析了CFRP卿加固受弯构件可靠度。有关国家重点项目引用了有限元理论研究混凝土一加固材料应力应变，分析了其受力模型，探讨了相应的计算公式，采用分项系数形式和采用可靠度校准分析对各种加固形式进行可靠度分析，力图与现行规范相匹配。
3.研究意义
桥梁从施工建造到投入使用，再到运营阶段，性能逐渐退化，最后达到设计使用寿命，与一个人的生命过程十分相像。施工建造期相当于幼年期，在此期间失效的风险率大;使用期相当于人类的中年期，此时失效风险率降低;老化期相当于老年期，失效风险率又逐渐提高。但在任何一个阶段中如果经过维修加固等措施，结构承载力将得到显著提高，其失效风险率又会降低。
对加固后的桥梁进行使用寿命预测，不仅可以揭示潜在危机，及时作出继续维修、加固或拆除的决策，避免事故发生，而且研究成果可以直接用于指导加固桥梁结构的耐久性评定，提高加固桥梁的耐久性。通过对加固后桥梁使用寿命的预测，一方面，根据预测结果来明确加固后新结构的实际寿命，从而做到防患于未然;另一方面，可以揭示加固后影响新结构使用寿命的内部和外部因素，然后根据工作环境、用途、经济条件等进行有针对性的维修加固。这对提高加固工程的设计水平和施工质量必有一定的促进作用。特别是面对下一代规范将采用基于性能的设计与生命周期宏观造价优化的设计思想，必将要求对建筑结构的寿命进行科学的预测。
4.结束语
目前，国内外对于既有桥梁可靠度研究较多，可靠度分析理论也较完善，但关于桥梁加固后可靠度的研究和资料较少，尤其是对于加固后混凝土桥梁动态可靠度的研究。因此，对于加固后桥梁结构可靠度的研究还需进一步深入。
参考文献：
[1] GBJll4-90,中华人民共和国国家标准.工业厂房可靠性鉴定标准[S].北京:中国建筑工业出版社，1992
[2]陈定外译，何广乾校. ISO 2394:1998,结构可靠性总原则[S].中国工程建设标准化协会、建设部标准定额站，1999
关键词：公路桥涵；加固；可靠性分析
Abstract: based on the reliability analysis of highway bridge as the background, this paper introduces the current highway bridge reinforcement or after the highway bridge reliability assessment method, can according to different situations and have the bridge of the actual technical ability choose different bridge reliability assessment method.
Keywords: highway bridge; Reinforcement; Reliability analysis
中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号
1、引言
近年来我国公路交通得到了迅速的发展。但在公路交通网络中存在大量修建时间较早的旧桥，由于特定的历史背景，很多旧桥存在设计标准偏低和维护保养不足的问题。将这些存在问题的桥涵在经过结构检测与相关的力学计算后进行必要的加固和维修成为路政管理中的重要问题。但对旧桥的加固只是完成了初步的任务。对加固后的桥梁进行承载能力分析，对加固后的效果进行评价对于检验加固工作是否真正起到了效果和积累经验具有重要意义。
2、桥涵结构可靠性评定方法
桥涵结构的可靠性评定是路政管理中的一项常规但重要的任务。在现有的条件下，对公路桥涵的可靠性评定通常有以下几种方法。
2.1外观评定法
该方法是通过汇总桥涵可观察到的缺损情况，在和对桥梁设计资料的对比作为依据对桥涵的可靠性进行评价，操作较为简单，这类方法一般被成为经验方法，其优点是可以考虑一些无法用数据来做定量分析的因素，同时可以通过这些资料的汇总后咨询专家意见。因此这种方法对桥梁的可靠性评价对评价者的工程经验水平要求较高。
2.2规范评定法
桥涵的设计有相应的设计规范，因此对与桥涵的可靠性评估以设计规范作为衡量标准也是可行途径之一。这种方法建立在力学计算的基础上，因此其理论基础较为可靠。但由于桥梁在设计阶段和实用阶段的差异，设计阶段很多未考虑到的不确定因素在桥梁的可靠性评估中不易确定，因此如何平衡二者之间的这种差异是一个较为复杂的问题。
2.3桥涵荷载试验法
这类方法是在桥涵上施加静载或动载，评定在具体工作状态不明确时的桥涵的承载能力。这类方法较为可靠，而且试验的结果非常的直观，在新建桥涵和加固桥涵的质量评定方面运用较多，也被用来作为外观评定和理论计算后桥梁可靠性评定的附加手段。按所加荷载的不同性质，又可分为静载试验法和动载试验法两种。
在这类试验性方法中常用的手段是利用光纤光栅传感器来检测桥梁在使用中的各种变形情况，并据此做出分析和计算。其基本步骤为：在桥面板下部受力钢筋和钢板上布置光栅传感器，并选择测试截面；在桥梁上施加最不利荷载，记录测试截面的内力影响线和位移影响线；通过光栅传感器返回的波长转换得到桥梁在施加荷载后的应力和应变数值，借此评估桥梁的承载能力。
2.4基于结构可靠度理论评定方法
这类方法通过对桥涵极限承载力的状态分析，计算桥涵的失效可能性和可靠性指标等参数，并对桥涵结构的实际承载能力和使用安全性进行评估。其核心思想是分析桥梁所能够承受的承载力极限状态，从概率论和数理统计的角度来为桥梁在未来实际运行中可能发生的破坏情况做出概率评定，并给出一组量化的桥梁可靠性指标。基于结构可靠度理论的桥梁评定方法可以综合考虑确定因素和不确定因素的对桥梁结构可靠性的影响，并可以将这些因素综合成为统一的理论框架。
2.5考虑桥梁荷载历史的可靠性评定方法
这种评定方法考虑的因素更加多样化，利用桥梁在建成后使用过程中的后续信息，用可靠度理论来计算桥梁结构的可靠度和剩余使用寿命。由于荷载试验组织和实施方面需要的人力物力较大，因此常采用在桥梁使用过程中实际曾经承受过的较大荷载，利用验证荷载法、条件概率法等理论手段来评估桥梁的可靠性，并给出量化的计算结果。由于在评定时所采用的荷载为经验荷载，因此在反映桥梁真实承载力方面需要利用一些理论方法对桥梁可能受到的实际荷载进行模拟。
2.6考虑时变性的桥梁可靠度评估方法
这类方法的基本思想是基于结构的可靠性理论，不过更注重于对一些具有时变性的因素，并考虑这种时变性给桥梁的可靠性评估所带来的偏差。因此这种方法实际上属于一种动态性的可靠性评估方法。在实际运用中，常采用的时变因素有桥梁荷载、桥梁的结构抗力和评价的可靠性指标三类。
在考虑因素的时变性特征时，还有一类贝叶斯推断方法。多数的桥梁可靠性评估的思路是利用理论分析、试验或者统计的方法建立某种桥梁寿命的预测模型，但这类方法往往不考虑桥梁加固后新的构件元素，因此蕴涵着可能占主导作用的主观不确定性，而且不能通过重复观测得到这种不确定性的统计规律，采用贝叶斯方法可以解决这个问题。通过综合桥梁现场观测数据和经验预测模型信息，使得所得预测结果具有两者的优点，减小主观不准确性，利用不断收集到的新信息，不断提高桥梁可靠性评估的准确性和客观性。这样为时变可靠度分析提供了一种动态更新的思路。总之这一方法的主旨是从已知的桥梁运行状况来对桥梁未来可能的寿命和承载能力做出概率方面的推断，从而为桥梁的可靠性性评估提供依据。
2.7综合评定法
该类方法通过采集桥涵的各类关键指标，依据相关的技术评定规范来对桥涵的可靠性进行综合评定。主要考察的对象是桥梁上部结构、传力结构、下部结构和地基等的承载力，并对这些构件的承载力进行评估。这种综合评定方法的依据是公路养护技术规范中关于全桥总体技术状况等级评定的相关内容。以这种方法为基础，还可以引入一些较为前沿的研究成果，比如将结构抗力的不确定因素引入其中，从概率论的角度来对桥梁的某处结构可靠性进行定量的分析。
3结语
公路桥涵可靠性分析是对桥梁性能的系统性总结和分析。既可以用在现役桥梁的可靠性评定，也可用于桥梁加固后的可靠性评定。这类工作可为桥梁的设计积累经验教训。可靠性分析方法是这类问题中的重要研究方向，本文中总结了较为常见的桥涵结构可靠性分析的计算方法，其中既有经验性的方法也有理论性较强的方法。在桥梁可靠性的实际评定工作中，可依据所具有的不同条件来选择合适的评定方法。
参考文献
【1】王二磊.高速公路桥涵加固后可靠性研究[D].武汉理工大学硕士学位论文.
【2】卫军,罗扣.基于贝叶斯方法的时变可靠度分析[J].华中科技大学学报,2007,35卷第2期.
关键词：结构可靠度;基础工程;应用
一、重力式挡土墙结构体系可靠度的窄界限
重力式挡土墙因其有就地取材、施工方便、经济效益好等优点，在水利、公路、建筑、港口、铁路、矿山等工程中被广泛应用，对其进行较为全面准确的可靠性分析具有重要的意义.目前工程上大都采用定值分析方法来分析挡土墙，此法虽经长期工程实践证明为一种有效的方法，但存在明显不足之处：首先是没有考虑荷载、土的抗剪强度指标、土的容重、地下水位、材料强度等量的随机性;其次是没有考虑挡土墙倾覆破坏、水平滑移破坏、地基承载力不足破坏、整体滑移破坏的失效模式相关性.因此，有的挡土墙按定值法算出的安全系数是足够的，但实际应用时却发生了破坏，这已为国内外许多破坏实例所证实.
地震时，常因地震作用使土压力增大而造成挡土墙的破坏，因此，在地震区建造挡土墙时应考虑地震对土压力的影响.在降雨较充足的地区，土体渗流及墙体排水速度有限，引起墙后水位上升，墙后压力增大，挡土墙往往在下雨时或下雨后由于水压力增大而破坏.对于低矮的挡土墙，因墙体厚重，所受拉弯曲拉应力较低，再加上墙体自重产生的压应力又能抵消部分拉应力，因而墙身拉应力很小;对于稍高的挡土墙，除墙体厚重外，还可采用配钢筋等结构措施处理，因此，暂不考虑墙身材料强度不足的破坏.
1.1实例分析
某工程采用重力式挡土墙，墙身材料混凝土重度为γ0=24KN/m3，变异系数为0.05.断面为矩形，埋深3.2m，基坑开挖5.0m，地基土假定为单一土层，挡土墙底与土之间摩擦角为31°，地下水位高度平均值在地表以下1.0m处，变异系数为0.42.在涨水期间地下水不漫过墙顶，各土性指标的概率特性列如表1所示，挡土墙几何尺寸视为定值.
表1随机变量及其统计特征
注，随机变量之间相关性：c、φ间相关系数为-0.3，c、H0间相关系数为-0.4， φ、H0间相关系数为-0.3;其它变量相互独立。
计算得各种失效模式对应的可靠指标如表2
表2各种失效模式对应的可靠指标
考虑3种失效模式通过随机变量联系，存在相互联系，因此其可靠度必然落在一个范围之内，其失效概率一般界限可用式（6.6）求解，得
0.0084936≤Pf≤1-（1-0.0084936）（1-0.0035518）（1-0.0078464）=0.019767356
进而由Pr =1-Pf求可靠度的界限：99.15064% ≥Pr≥98.02326%
以上求出的可靠度范围较窄.故可不求挡土墙可靠度窄界限.
二、轴心荷载下桩桩基础的可靠度计算
对挡土墙等结构进行的可靠度计算均为地上结构的可靠度计算.在结构设计中地下结构的可靠度计算也具有很重要的工程意义，本节对基础工程中轴心荷载下桩基础的可靠度计算进行分析。
打入砂层的混凝土摩擦桩，其承载能力一般可以认为是由混凝土的抗压强度和土对桩的支承能力来确定.假设本桩断面是圆形的，则与土对桩支承能力不足相对应的功能函数为
三、偏心荷载下桩底压浆灌注摩擦桩基础的失效模式与可靠度窄界限
以下对桩基最一般的工作状态偏心荷载作用下进行可靠度分析，就偏心荷载下桩底压浆灌注摩擦桩基础失效模式与可靠度的窄界限进行研究。
桩底压浆灌注桩是新近开发的新型摩擦桩，具有承载力高、沉降小、造价低等优点，现己用于实际基础工程中，对其可靠度的合理评价具有重要的工程意义.然而在现行的土力学地基与基础之中，摩擦桩基础设计仍是采用传统的安全系数法，由桩身材料强度和土对桩的支承力来确定单桩竖向承载力，然后由单桩竖向承载力来确定桩数及桩的布置，再对各桩进行承载力验算，并验算群桩地基强度.这种方法有明显不足之处.首先是没考虑桩身材料强度、地基强度、荷载效应等量的随机性;其次是没考虑桩身材料强度不足、土对桩的支承力不足、群桩地基强度不足的失效模式相关性，与实际情况有所偏颇.虽然有过对单桩可靠性分析的文章，但考虑桩身材料强度、土对桩的支承力、群桩地基强度对整个摩擦桩基础进行可靠度窄界限分析的研究却很少，对于桩底压浆灌注桩基础的可靠度窄界限研究更少.本节从桩身材料强度、土对桩的支承力与群桩地基强度等3方面考虑桩底压浆灌注摩擦桩基础的失效模式，利用JC法求其单项可靠度，再考虑失效模式通过随机变量联系，存在相关关系，求其可靠度的窄界限.
四、总结
在基础工程中重力式挡土墙和桩基础，长期以来采用安全系数法，尽管这一方法已使用多年，但对安全系数大小的取值，则是根据工程事故率的高低来不断调整的，这不免要以过大的材料浪费和潜在的巨大经济、生命损失为代价。而且由于设计中不确定因素的存在，特别是土工参数的不确定使得按传统方法设计的挡土墙出现了许多工程事故，基础工程可靠度理论正是在这一背景下发展起来的。结构工程实践说明，结构强度、结构所受载荷、结构的几何尺寸等众多均是随机变量，基于概率统计理论的可靠度设计方法，已在土建、水利、道路、矿山、机械等众多工程领域得到了广泛应用。但由于影响构件和结构可靠性因素的随机性与复杂性，对于结构进行有效、准确的可靠性评价的研究仍方兴未艾。
随着国内各部门可靠度规范改革的进一步深入及岩土工程可靠度研究的进一步开展，作为土木工程、水利水电工程建筑、房屋建筑工程、道路工程结构、铁路路基工程、港口工程等重要组成部分的挡土墙结构和桩基础的设计采用可靠度方法已是大势所趋。所以现在结构可靠度理论在基础工程中的应用是十分重要的。
参考文献
1赵国藩.工程结构可靠性理论与应用[M]二大连：大连理工大学出版社，1996.
2贡金鑫.工程结构可靠度计算方法[M]二大连：大连理工大学出版社，2003.
3黄兴棣.工程结构可靠性设计[M].北京：人民交通出版社1992.
4王舰，桌军.基于可靠度的静止土压力计算方法[J].勘察科学技术，2005（4）：巧一18.
5张建仁.挡土墙结构稳定性的可靠度分析[J].中国公路学报，1997，10（3）：53一58.
6王良，刘元雪.重力式挡土墙抗滑移的可靠度分析[J].重庆工商大学学报（自然科学版），2005，22（6）：609一611.
7陈红姣，徐占军，陆海平.挡土墙抗倾覆稳定性可靠度分析[J].铁道建筑，1998（12）：23一26.
8王平，刘东升，田强，等.地下水作用下挡土墙的稳定性分析[J]地下空间，2001，21（5）：475一479.
9刘兴奇.可靠度理论在挡土墙中的应用〔硕士学位论文〕.西南交通大学，1992.
关键词：初期支护；有限元响应面法；可靠度；验算点法
中图分类号：TD353文献标识码： A
1引 言
在隧道设计施工中，复合支护已成为广泛采用的一种支护形式。这种支护的结构层通常由两层或者三层组成。其中外层常为喷射混凝土层或是与锚杆、钢支撑、格栅的联合支护，称为初期支护。初期支护的作用在于：保持隧道断面的使用净空，承受可能出现的各种荷载，与永久支护相互配合。因此评估初期支护的安全状况对于隧道安全施工及正常使用具有重要的意义。应用可靠性理论和推行概率极限状态设计，是当今国内外工程结构发展的必然趋势，也是提高我国工程结构设计水准的有效途径。
隧道工程的特点是影响作用效应的随机变量多，包括岩土、支护结构的各种物理力学特性及几何尺寸的随机变异。这些随机变量与作用效应的关系复杂，常常难以用简单的显式函数表达出来，而且其主要影响作用的随机变量的变异性和离散性都比较高，它们对可靠度的影响比计算模式不定性的影响大得多。一般的泰勒技术展开和摄动法为基础的随机有限元方法，对于变异性较大（大于0.2时）的随机结构分析结果都将带来较大的误差。隧道衬砌作用效应分析面临的问题是：能否找到保证分析精度和能近似反映各种随机变量与作用效应显式函数的有限元分析方法，以满足隧道截面可靠度分析和隧道系统可靠度分析的需要。经过几年来对各种方法实现结构可靠度分析的可行性，发现蒙特卡罗响应面法能够很好的模拟隧道围岩参数的不确定性，适合用于分析隧道初期支护的可靠度，具有很强的可操作性。
2结构可靠度的基本理论
2.1结构可靠度与极限状态
结构的安全性、适用性和耐久性这三者总称为结构的可靠性，可靠性的数量描述一般用可靠度。极限状态是衡量结构完成各项功能的标志，主要用来分区结构工作状态的可靠程度。结构的极限状态一般分为三类:①承载能力极限状态，这种极限状态对应于结构达到最大承载能力，或达到不适应于极限承载的变形；②正常使用极限状态，这种极限状态对应于结构达到正常使用和耐久性的各项规定极限值；③逐渐破坏极限状态，指偶然作用后产生的次生灾害限度，即结构因偶然作用造成局部破坏后，其余部分不发生连续破坏的状态。
在结构可靠度分析中，结构的极限状态一般由功能函数加以描述。当有n个随机变量影响结构的可靠度时，结构功能函数为：
（2-1）
式中：，为结构上的作用效应、结构构件的性能等基本变量。
当Z>0时，结构处于可靠状态；当Z=0时，结构处于极限状态；当Z
（2-2）
称为结构的极限状态方程，它是结构可靠度分析的重要依据。
2.2结构可靠度与失效概率
结构功能函数出现小于零（Z
设功能函数仅与荷载效应S（荷载引起结构构件的内力、位移等）和结构抗力R（结构抵抗破坏或变形的能力，如极限内力、极限强度、刚度以及抗滑力、抗倾力矩等）两个正态分布随机变量有关，则结构承载能力的功能函数为
（2-3）
当Z>0时，结构处于可靠状态；当Z
（2-4）
即失效概率和可靠度的关系为。
在工程实际中，R、S不一定为正态分布，这时可根据R、S的概率分布函数，通过积分求解结构的可靠度和失效概率。
2.3结构可靠度与可靠指标
以极限状态方程Z=R-S的两个正态的变量R和S为例。首先把Z的正态分布转换为标准正态分布，由概率论知识可得到失效概率的表达式，再引入符号，并令得到失效概率
（2-5）
式中为无因次的系数，称为可靠指标。利用可靠度与失效概率的关系，得到可靠度与可靠指标之间的关系为：
（2-6）
可见：可靠指标是失效概率的度量。可靠指标越大，则失效概率越小，可靠度越大，因此，可以表示结构的可靠程度。
如果R和S非正态分布，可以算出Z的均值和标准差，再由计算出近似的可靠指标。
3蒙特卡罗有限元法
蒙特卡罗方法，又称为随机抽样（Random Sampling）技术或统计试验(Statistical Testing)方法。其基本原理为：由概率定义知，某事件的概率可以用大量试验中该事件发生的频率来估算，当样本容量足够大时，可以认为该事件的发生频率即为其概率。因此，可以先对影响其可靠度的随机变量进行大量的随机抽样，然后把这些抽样值一组一组地代入功能函数式，确定结构是否失效，最后从中求得结构的失效概率。
有限元法是解决复杂结构问题的一种数值模拟技术，蒙特卡罗与有限元法相结合，形成独特的统计有限元法，该方法通在过计算机上产生的样本函数来模拟系统的随机输入量的概率特征，并对每个给定的样本点，进行确定性的有限元分析，从而得到系统的随机影响概率特征。
支护结构的破坏概率可以表示为:
（3-1）
式中,是具有n 维随机变量的向量；是基本随机变量X的联合概率密度函数。
当采用蒙特卡罗法表示工程结构的破坏概率，则式（1）式为：
（3-2）
式中，N为抽样总数；当时，；反之，；冠标“⌒”表示抽样值。
式（2）的方差为：
（3-3）
当选取95%的置信度来保证蒙特卡罗法的抽样误差时，有
（3-4）
或者以相对误差来表示，有
(3-5)
考虑到通常是一个小量，则上式可以近似地表示为：
或(3-6)
当给定时，抽样数目N就必须满足
(3-7)
这就意味着抽样数目N与成反比；当是一个小量，即时，N=10-5才能获得对的足够可靠的估计。而工程结构的破坏概率通常是较小的，这就要求N必须有足够大的数目才能给出正确的估计，很明显，直接蒙特卡罗法是很难应用于实际的工程结构的可靠性分析中，只有利用方差减缩技术，降低抽样模拟次数N，才能使蒙特卡罗法在可靠性分析中得以应用。
抽样方差减缩技术常用的有：对偶抽样技巧，条件期望抽样技巧，重要抽样技巧，分层抽样法，控制变数法，相关抽样法等，现采用较易编程实现的对偶抽样技巧。
假若U是一组[0,1]区间均匀分布的样本，且相应的基本随机变量为X(U)，X服从概率密度函数的分布，也存在I-U和X（I-U），并且与U和X(U)呈负相关，那么工程结构的破坏概率的模拟估计为：
（3-8）
很明显，式（8）是无偏估计，且模拟估计的误差为
（3-9）
其中，与呈负相关，。可以看出：模拟抽样技巧并不是改变原来的抽样模拟估计过程，只是利用了抽样子样的负相关性，使得抽样数目N得以减少。
4随机有限元响应面法
4.1响应面法原理
当功能函数Z与各随机变量的关系表达式很难直接给出时，可用响应面方法设计一系列变量值，每一组变量值组成一个试验点，然后逐点进行结构数值计算，得到对应的一系列功能函数值。通过这些变量值和功能函数值来拟合一个明确的函数关系，以近似代替难以直接表达的真实函数，从而进行可靠度分析。
本文采用二水平分数因子设计法[6]，其计算步骤为：
（1）根据每个变量的均值和标准差，求得每个变量的两个水平： (高水平)和 (低水平)，其中和分别为随机变量的均值和标准差；
（2）根据需要确定的响应面函数系数的数目，用每个因子的两个水平设计出相应的组合数，即所谓的设计矩阵[D]，例如具有3个独立变量X1 ，X2，X3的问题，其响应面函数的精确拟合为：
（4-1)
式中：a0 ，a1，a2，…，a123为8个系数，因此，需要X1 ， X2 ，X3 的8种组合才能求得，故设计矩阵如表1左部分所示，表中的“+”，“－”分别代表前述的两个水平；
（3）根据设计矩阵中所列的因子组合，用有限元方法分别进行分析，即可得计算点响应值z1，z2 ,…， z8={z}，求解联列方程组得到响应面函数的系数矩阵：
表1 设计矩阵和X矩阵
计算
次数 设计矩阵[D] X矩阵
1 － － － － － － ＋ ＋ ＋ －
2 ＋ － － ＋ － － － － ＋ ＋
3 － ＋ － － ＋ － － ＋ － ＋
4 ＋ ＋ － ＋ ＋ － ＋ － － －
5 － － ＋ － － ＋ ＋ － － ＋
6 ＋ － ＋ ＋ － ＋ － ＋ － －
7 － ＋ ＋ － ＋ ＋ － － ＋ －
8 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
(4-2)
（4）对随机变量对随机变量X1，X2，X3 进行无因次化处理，使其具有零均值和单位标准差，根据统计学最小二乘原理，可以建立一个用于系数估计的X 矩阵，列于表1的右部分，则系数的最小二乘估计可由下式得到：
(4-3)
（5）根据概率论，从式(4-3)可得到响应值的数字特征即均值和方差，注意到因子具有零均值和单位标准差，并略去二阶以上的影响，则可得：
(4-4)
(4-5)
3.2 极限状态方程
根据现行隧道设计规范的衬砌截面抗拉和抗压检算式，建立初期支护截面抗拉极限状态方程和抗压极限状态方程[7]，抗拉极限状态属正常使用极限状态，而抗压极限状态则属承载能力极限状态。
（1）当偏心矩时，截面抗压强度控制承载能力，响应的抗压极限状态方程为：
（4-6）
式中：N为计算所得的轴力（即荷载效应）；为抗力计算模式不定性；b为纵向宽度，取1m；t为截面厚度；为偏心影响系数；为混凝土抗压强度。
（2）当偏心距时，截面抗拉强度控制承载能力，相应的抗拉极限状态方程为：
（4-7）
式中：M为计算所得截面弯矩，为混凝土极限抗拉强度，为荷载效应计算模式不定性。
上述极限状态方程中，荷载效应N和M的统计特征可由有限元响应法求得，其他随机变量的统计特征可通过最大量的现场调查、试验获得。
3.3计算可靠指标验算点法
设结构的极限状态方程为：
（4-8）
式中：,,…, 服从正态分布且相互独立。
方程可能是线性的，也可能是非线性的。它表示为坐标中的一个曲面，这个曲面把n维空间分成为安全区和失效区两个区域。
引入标准化整体随机变量，令
（4-9）
则极限状态方程在坐标系中表示为：
（4-10）
可靠的指标就是标准正态坐标系中原点到极限状态曲面的最短距离，也就是点沿其极限状态曲面的切平面的法线方向至原点的长度，此时发现的垂足为“设计验算点”。
因此极限状态曲面的在点的法线对坐标向量的方向余弦为（关于坐标系的方向余弦与关于原坐标系的方向余弦相同）
（4-11）
由余弦的定义，可知
又由
所以
（4-12）
因此可得设计验算点在原坐标系的坐标，即
（4-13）
式中，，为随机变量的平均值和标准差。
因为是极限状态曲面上的一点，因此满足极限状态方程，即
可以联立上边两式求解，即
（4-14）
一般宜采用逐次迭代解上述方程组。
当基本变量为多维正态分布时，可直接计算所得的估计隧道软弱围岩初期支护的失效概率。但是，在软弱围岩初期支护的极限状态方程中，常包括非正态分布的基本变量。对于这种极限状态方程的可靠度分析，一般要把非正态随机变量当量化或者变换为正态随机变量。
5结束语
地下结构含有大量的随机因素，在分析其作用效应时，必须采用随机分析方法。蒙特卡罗-有限元法及响应面法是分析隧道衬砌结构作用效应的有效手段。只要字样数目足够大，蒙特卡罗法就可得到足够精确的结果。在特性参数样本数量较小时，使用响应面法所得结果与蒙特卡罗法结果非常接近，可作为支护内力统计特征的一种比较省时且足够准确的方法。
参考文献
[1] 王建华．基于蒙特卡罗法的公路隧道初期支护可靠度分析[J].公路隧道 ,2007,58（2）：11~14
[2] 宋玉香，刘勇，朱永全．响应面方法在整体式衬砌可靠性分析中的应用[J].岩石力学与工程学报，2004，23（11）：1847~1851
[3] 曾杰，靳晓光，张永兴等．公路隧道初期支护可靠度分析[J].重庆建筑大学学报，2008,30（4）:78~81
[4] 杨成永，张弥，白小亮．隧道混凝土衬砌结构可靠度分析的位移方法[J].岩石力学与工程学报，2003，22（2）：266~269
[5] 高永.深埋隧道初期支护可靠度研究[硕士学位论文][D].重庆大学，2006
[6] 侯公羽，韩茹，黄祥忠.基于响应面法的隧道可靠分析及其指标确定[J].2009，5：965-972
摘要：2-状态串-并联网络系统，单目标-单约束可靠性优化问题是NP-难的，有很多不同的智能优化算法求最优解，在实际应用中存在对不同类型的智能算法进行选择问题。本文通过运用常见的智能算法：模拟退火算法、蚁群算法、遗传算法、粒子群优化算法，对2-状态单目标-单约束串-并联系统可靠性模型用MATLAB编程求解，对算法参数、算法收敛性、算法执行时间等进行比较。计算机仿真结果表明，对给定的测试实例，蚁群算法、粒子群优化算法都快速的收敛到问题的最优解，而模拟退火算法、遗传算法虽然也能收敛到最优解，但较多情况下不能收敛到最优解。蚁群算法、粒子群优化算法在求解单目标-单约束串-并联网络可靠性优化问题中是更有效的工具。
关键词 ：可靠性优化，串-并联网络，智能算法，算法收敛性，最优解
中文分类号：TP393 文献标识码：A
引言
系统可靠性是系统设计必须考虑的性能指标。可靠性优化是可靠性理论和工程中的重要研究领域，很多优化问题属于大规模非线性优化问题，属于NP-难的，传统的优化方法仅有少数算法被证明是有效的；20世纪80年代以来，一些新颖的优化算法，如人工神经网络、遗传算法、模拟退火、蚁群算法以及混合优化策略等，为解决复杂问题提供了新的思路与手段[1-4]。
2-状态网络系统构建过程中，人们除了关心系统的可靠度外，还要考虑元件的数量、体积、价格等因素[3]，从而可靠性优化模型可以分为：（1）构成系统的元件数量、价格、体积等不超过某一数量界限等约束条件，目标是选择合适的网络拓扑结构，使构造出来的系统具有最大可靠性（2）网络的拓扑结构具有相对固定的形状，且构成系统的可靠度满足一定的最低条件，目标是选择合适数量的元件、或适当分配具有不同可靠度的元件，使元件用量最少、或体积最小或价格最低等。可靠性优化问题也可分为[4]：（1）单目标的可靠性优化问题，进一步还可以分为冗余系统的可靠性优化问题、具有比较设计的可靠性优化问题、时间相关的可靠性分配优化问题、带有置信区间的可靠性优化问题（2）多目标的可靠性优化问题。
在实际应用中，存在着多种优化算法怎么样合理选择的问题。本文选择模拟退火算法、蚁群算法、遗传算法、粒子群优化算法，对选定可靠性优化模型的实例进行编程测试，模型属于2-状态串-并联、子系统元件都相同，不同子系统元件一般不相同的单目标-单约束、目标函数最小化可靠性优化问题。根据模拟仿真结果，对用常见智能算法求解网络可靠性优化问题算法的选择提出建议。
1、可靠性优化模型
1.1 假设
（1）研究的网络是2-状态网络。网络和构成网络的元件有且只有两种状态，即正常工作状态和失效状态。
（2）网络用一个无向图G =（V，E）表示，其中V表示网络结点集合，E代表边的集合。s是源结点，t是汇结点。
（3）结点是完全可靠的，永不失效。
（4）网络是耦合的（Coherent）。
（5）边的失效是统计独立的。某一边处于某种状态的概率是已知的。
1.2 模型
假设系统G=(V，E)由n个独立子系统组成，如图1所示，在每个子系统中使用相同的2-状态元件，Cn表示系统的总价格（这里仅仅考虑元件费用），R表示系统可靠性，ci表示第i种元件的单价，xi是第i个子系统第i种部件的个数，xi＞=1，R0是系统要达到预定的可靠度。
2、算法的实现
模拟退火算法、蚁群算法、遗传算法的原理、自然语言描述，请参阅高尚[3]等论文，粒子群优化算法请参阅王正初[5]等论文。用Matlab2008a编程，计算机上进行仿真(基本配置为CPUB960@2.2Ghz，2.2Ghz、内存4G、Windows 7操作系统)。
2.1 模拟退火算法
算法如图2所示。
3、仿真实例
设图1模型中，由5个子系统组成，每个子系统中元件的正常工作概率、开路失效概率和短路失效概率如下：p1=0.96，p2=0.93，p3=0.85，p4=0.80，p5=0.75；c1=3元，c2=12元，c3=8元， c4=5元，c5=10元，系统要求R0=0.9。
模拟退火算法测试结果： 取T = 1 0 0 0 0 0 0 ， T 0= 1 . 0 ，a=0.90，初始解为（4,4,4,4,4）（是可行解）。计算50次，计算最优解情况如下：最小费用是81元，最大费用103元；平均费用（近似最优费用）85.24元，算法平均执行时间0.1747秒，取得最优解20次，此时最优解为（2，2，2，3，2）。其中，模拟退火算法执行过程中产生的费用—迭代次数关系，如图6(a)所示。算法基本达到了高尚[3]等推荐的最好算法（蚁群算法）水平。蚁群算法的测试结果：取M=106，xm a x= 4 ， β = 0 . 9 ，[τij]4×5=[10]4×5，Q=10，初始解取（1,1,1,1,1）（不是可行解），计算50次，全部都收敛到最优解（2，2，2，3，2），最优解费用81元，算法平均执行时间0.3069秒。算法的收敛情况好于高尚[3]等推荐的最好算法（蚁群算法）水平，与王正初[5]等微粒群算法的效果相同。蚁群算法执行产生的费用—迭代次数关系，见图6(b)。
遗传算法的测试结果：取M=250，N=30，Pc= 0 . 2 ，Pm=0.5，遗传代数tt=100，t=1，初始解选为（4,4,4,4,4）。算法执行50次，计算最优解情况如下：最小费用是81元，最大费用93元；平均费用82.72元，算法平均执行时间0.8349秒，取得最优解34次，此时最优解为（2，2，2，3，2）。其中，遗传算法执行过程中产生的费用—迭代次数关系，如图6(c)所示。除了时间因素外，算法收敛情况好于高尚[3]等推荐的最好算法（蚁群算法）水平。
微粒群算法的测试结果：取加速度常数c1=c2=1.4962；种群规模N=20，进化最大代数Gmax=100，权重w满足：w=0.9-0.5*(t-1)/99 ，初始解为（4,4,4,4,4。算法执行50次，计算最优解情况如下：算法全部收敛到最优解（2，2，2，3，2），最小费用是81元，算法平均执行时间0.4272秒。其中，微粒群算法执行过程中产生的费用—迭代次数关系，如图6(d)所示。算法收敛情况好于高尚[3]等推荐的最好算法（蚁群算法）水平，与王正初[5]等算法收敛情况一致。
论文摘要：水泥混凝土路面是当前高等级公路的一种主要结构形式，本文对具体设计中的几个问题作一探讨，供大家参考。
1前言
水泥混凝土路面有很多的优点：路面强度高、承载能力大，耐磨耗能力强，能见度好，使用寿命长，养护费用少，行车的油耗也较沥青路面少10％——15％，正因为有这些优点，所以水泥混凝土路面在许多省市广泛使用，也取得了比较好的效果。
80年代至90年代初期，我国的水泥混凝土路面建设呈现一个高峰期。但从道路使用运营状况来看，大多数的水泥混凝土路面难以达到20一30年的设计使用年限，并且出现一些较严重的缺陷，如路面的早期断裂、错台边角破损、平整度及粗糙度差等给行车和养护带来一定的困难，且不易处理，修复费用高难度大。究其原因，除了设计施工质量问题外、还有各种自然因素的影响。因此本文将从设计构造的角度，就如何提高水泥混凝土路面的使用性能，有效的控制路面的缺陷，结合自己的实践体会与具体做法提出一些探讨意见，供同仁参考讨论。
2水泥混凝土路面设计中的理论依据问题
2．1路面设计指标可靠度的分折
公路工程结构的设计安全等级为3个等级．路面工程的安全等级仅考虑高速公路。一级公路和二级公路的路面，相应的安全等级要求规定为一级、二级和三级。为三级和四级公路路面增加一个设计安全等级--四级。并规定了相应的设计基准期为20MPa；而设计安全等级为四级的路面结构的目标可靠指标和目标可靠度．系按前三级的数值级差递降得到的。按施工技术、施工质量控制和管理要求达到和可能达到的具体水平．选用其他等级。降低选用的变异水平等级，须增加混凝土面层的设计厚度要求；而提高选用的变异水平等级．则可降低混凝土面层的设计厚度或混凝土的设计强度要求。可通过技术经济分析和比较予以确定但对于高速公路的路面，为保证优良的行驶质量，不宜降低变异水平等级材料性能和结构尺寸参数的变异水平等级．按施工技术、施工质量控制和管理水平分为低、中、高三级由滑模或轨道式施工机械施工．并进行认真，严格的施工质量控制和管理的工程．可选用低变异水平等级。由滑模或轨道式施工机械施工，但施工质量控制和管理水平较弱的工程，或者采用小型机具施工，而施工质量控制和管理认真、严格的工程可选用中低变异水平等级。采用小型机具施工，施工质量控制和管理水平较弱的工程。可选用高变异水平等级。
设计时．可依据各设计参数变异系数值在各变异水平等级变化范围内的情况选择可靠度系数。目标可靠度是所设计路面结构应具有的可靠度水平。它的选取是一个工程经济问题：目标可靠度定得较高，则所设计的路面结构较厚，初期修建费用较高。但使用期间的养护费用和车辆运行费用较低；目标可靠度定得较低，初期修建费用可降低，但养护费用和车辆运行费用需提高。通常采用“校准法”来确定目标可靠度。“校准法”是对按现行设计规范或设计方法设计的已有路面进行隐含可靠度的分析，参照隐含可靠度制定目标可靠度，则所设计的路面结构接纳了以往的工程设计和使用经验，包含了与原有设计方法相等的可接受性和经济合理性。
2．2交通量计算取值的分析
轴载换算公式是以等效疲劳断裂损坏原则导出的。对于同一路面结构，轴载和标准轴载产生相同疲劳损耗时。才能等效换算。在交通调查分析双向交通的分布情况时，应选取交通量方向分配系数，一般可取0.5；并依据设计公路的车道数．确定交通量车道分配系数(应剔除2轴4轮以下的客、货车交通量)，即为设计车道的年平均日货车交通量ADTT，然后用轴载当量换算系数法或车辆当量轴载系数法求得)，再根据设计基准期l和轮迹分布系数、交通量增长率求得累计f用次数N，确定交通分级。
2．3水泥混凝土路面结构组合的设计分析
对于路基用土．高液限粘土及含有机质细粒土．不能用做高速公路和一级公路的路床填料或二级和二级以下公路的上路床填料；高液限粉土及塑性指数大于16或膨胀率大于3％的低液限粘土，不能用做高速公路和一级公路的上路床填料。因条件限制而必须采用上述土做填料时，应掺加石灰或水泥等结合料进行改善。对于基层材料选择时。特重交通适宜贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土时，设计计算应按复合式路面分析。且强度以试验为准对水泥混凝土面层下基层的首要要求是抗冲刷能力不耐冲刷的基层表面。在渗入水和荷载的共同作用下会产生淤泥、板底脱空和错台等病害，导致行车的不舒适，并加速和加剧板的破裂。混凝土面层下采用贫混凝土基层，主要是为了增加基层的抗冲刷能力，并不要求它有很高的强度。高强度的贫混凝土并不能使面层厚度降低很多，反而会增加混凝土面层的温度翘曲应力，并产生会影响到面层的收缩裂缝。另外．新规范取消了基层顶面综合模量的规定值的要求。
对于面层板来说，我国绝大部分混凝土路面的横向缩缝均未设传力杆。不设传力杆的主要原因是施工不便。但接缝是混凝土路面的最薄弱处，唧泥和错台病害，除了基层不耐冲刷外．接缝传荷能力差也是一个重要原因。同时，在出现唧泥后。无传力杆的接缝由于板边挠度大而容易迅速产生板块断裂。此外，接缝无传力杆的旧混凝土面层在考虑设置沥青加铺层时．往往会因接缝传荷能力差易产生反射裂缝而不得不加大加铺层的厚度。为了改善混凝土路面的行驶质量，保证混凝土路面的使用寿命，便于在使用后期铺设加铺层，新规定了在承受特重和重交通的普通混凝土面层的横向缩缝内必须设置传力杆。另外，新规范仅强调了在邻近桥梁或其他固定构造物处设置胀缝，取消了变坡点、小半径曲线设胀缝的限制，使行车更顺畅。
3路面接缝处理的设计
水泥混凝土路面接缝多，易于损坏，尤其是胀缝位置面板破损较为普遍和严重。有的道路在通车l～3年后逐步破碎损坏。破损率高达50％～90％以上。究其原因是多方面，影响因素也复杂，但笔者认为主要是胀缝的构造问题、施工工艺及管理问题。从胀缝设计构造的角度主要解决位置设置、构造型式、传力杆设置和面板局部加强。胀缝设置应遵循新颁水泥混凝土路面设计规范第4．2．5条规定外，要尽可能少设或不设胀缝，特别是平纵线形标准较高的平原微丘地形设置长间距胀缝，或只在结构物衔接处。这一点已经在国外工程中得到证实。其次一般常用的胀缝型式为设传力杆和不设传力杆两大类，不设传力杆的胀缝其传荷能力较差，在重车反复作用下，胀缝的两侧容易发生错台。而设传力杆的胀缝，其传荷性能较好，从实际的应用效果来看，设传力杆的胀缝能较好的抑制胀缝病害，因此建议对于交通量大、重载车多的公路和城市道路采用传力杆的胀缝为最佳；反之可采用不设传力杆的枕梁式胀缝。但为了减少车辆反复冲击作用．枕梁上最好设置一层缓冲橡胶垫。根据传荷受力的需要设置传力杆。传力杆宜用
直径为32～35较粗的光园钢筋，同时胀缝两侧30～40mm面板范围内因传力杆存在而受力复杂，应在胀缝两侧30～40cm水泥混凝土板内布置加强钢筋。
4结束语
综上所述．在公路水泥混凝土路面设计中，还有许多问题．只有认真研究设计规范，并结合生产实际，才能设计出经济合理的路面结构。
参考文献
[1][1]JTGD40—2002公路水泥混凝土路面设计规范.
1.汶川地震中道路边坡工程震害分析
2.边坡工程风险分析理论与应用研究
3.边坡工程分布式光纤监测技术研究
4.基于岩体质量指标BQ的岩质边坡工程岩体分级方法
5.边坡工程灾害防治技术研究
6.复杂岩质高边坡工程安全监测三维可视化分析
7.锦屏一级水电站左岸高边坡工程整体稳定性的模型试验研究
8.边坡工程中监测数据场三维云图实时动态可视化方法
9.突变理论在边坡工程应用的研究进展
10.边坡工程监测技术分析
11.地震作用下边坡工程动力响应与永久位移分析
12.基于强度折减法和容重增加法的边坡稳定分析及工程研究
13.深埋混凝土抗剪结构加固设计方法及其在大型边坡工程治理中的应用
14.光纤光栅测试技术在边坡工程中的应用
15.三维不连续变形分析理论及其在岩质边坡工程中的应用
16.工程边坡绿色防护机制研究
17.边坡工程可靠性的支持向量机估计
18.对边坡工程安全系数的思考
19.边坡工程风险评估与风险因子比率分析
20.边坡工程可靠性分析的最大熵方法
21.西南水电高陡岩石边坡工程关键技术研究
22.边坡工程失稳灾害预警系统的研究
23.边坡工程建设安全评估方法研究
24.边坡工程耐久性研究分析
25.边坡工程辅助决策系统及其在万梁高速公路中的应用研究
26.公路边坡工程地质灾害危险性评估方法研究
27.边坡工程稳定性分析及处治技术研究
28.中国典型重大边坡工程稳定性与安全评价现状研究
29.边坡工程风险指标体系的建立与应用
30.边坡工程研究中的新理论和新方法评述
31.边坡工程地质信息的三维可视化及其在三峡船闸边坡工程中的应用
32.GIS和数值模拟技术在边坡工程中的应用评述
33.岩体边坡工程中的位移监测及分析
34.公路边坡工程监测技术评价与分析
35.可用于边坡工程的三种反演方法
36.泥化夹层对边坡工程稳定性影响及控制方法研究
37.风险评估方法在边坡工程中的应用
38.预应力锚索格构在边坡工程中的设计研究
39.锚杆加固机理研究及其在边坡工程中的应用
40.分布式光纤传感技术在边坡工程监测中的应用研究
41.高等级公路中的边坡工程问题
42.复杂边坡工程稳定性监测及信息施工
43.区间分析理论及其在边坡工程中的应用
44.边坡工程中的PSA-ANFIS反演设计方法
45.边坡工程监测资料的稳定性判断和利用
46.岩石边坡工程块体系统稳定性预测、监测与控制
47.植被混凝土在水利边坡工程中的研究进展和应用现状
48.强降雨下元磨公路典型工程边坡稳定性研究
49.既有软质岩边坡工程检测鉴定技术研究
50.边坡工程变形监测系统的研究
51.边坡工程常用稳定性分析方法
52.第七届全国岩土工程实录交流会特邀报告——基坑与边坡工程综述
53.人工智能在矿山岩体边坡工程中应用
54.边坡工程稳定性耦合分析理论与方法研究
55.边坡工程的爆破效应分析
56.福州武警学院新校区边坡工程设计研究
57.边坡工程计算机辅助设计
58.露天矿边坡工程系统演化过程
59.电磁波层析成像技术在复杂地质边坡工程勘察中的应用研究
60.水电建设中的高边坡工程
61.高速公路边坡工程工后稳定性评估
62.抗滑桩在边坡工程中的研究进展及应用
63.改进粒子群优化算法在边坡工程力学参数反演中的应用
64.基于光纤传感的边坡工程监测技术
65.三维环境下边坡工程地质编录关键技术研究及系统开发
66.边坡工程中抗滑桩的效果评价与优化设计
67.边坡柔性防护技术在岩质边坡工程中的应用研究
68.露采边坡工程特点与有关问题的探讨
69.边坡工程监测信息可视化分析系统研发及应用
70.港渝两地边坡工程中土钉技术的对比研究
71.边坡工程集成式智能决策支持系统研究
72.竖向加筋技术在边坡工程中的应用研究
73.边坡工程模糊随机可靠度分析
74.基于逆可靠度的边坡工程反演分析
75.基于异步粒子群优化算法的边坡工程岩体力学参数反演
76.论环境边坡工程的设计与防治措施
77.福建山区高速公路边坡工程与锚固技术
78.大连某档案中心基坑边坡工程支护型式研究
79.极端冰雪灾害对边坡工程稳定性影响分析研究
80.有限元强度折减法在元磨高速公路高边坡工程中的应用
81.边坡工程模糊可靠度研究
82.边坡工程中的岩石力学参数研究方法探讨
83.云南红层分布及其边坡工程病害分析
84.广义塑性理论上限法及其在边坡工程中的应用
85.锚杆抗滑桩加固边坡工程动力稳定性分析
86.边坡工程中破裂角和岩体等效内摩擦角取值及应用若干问题探讨
87.边坡工程评价与设计计算机辅助系统
88.边坡工程反馈设计研究的人工神经网络方法
89.露天煤矿边坡工程的发展趋势
90.露天矿边坡工程技术的发展与展望
91.区间分析在边坡工程中的应用
92.边坡工程处治技术分析研究及工程应用
93.绿春县登天门景区边坡工程治理方案研究 优先出版
94.花岗岩类土质边坡工程特性及加固方法研究
95.边坡工程失稳灾害预警的研究
96.基于能量方法的岩体破坏机理及其在边坡工程中的应用
97.边坡工程加固需求度评价及其应用
98.基于DEA的地震作用下岩石边坡工程整体安全风险分析 .
关键词：桥梁；结构动力分析；Midas/civil
Abstract: bridges after years of operating, its original design level can not meet the requirements of the current measured analysis and dynamic characteristics of the bridge in order to better evaluate the performance of the bridge, based on the finite element program, which bridges make an objective evaluation and treatment advice.Keywords: bridges; structural dynamic analysis; Midas / civil
中图分类号：V448.15+1 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1 引言
某高速公路汽车天桥，设计为预应力混凝土变截面连续箱梁，跨径25+36+25m，桥梁全长86m，桥宽8m，梁高1.25~1.80m，采用单箱单室截面，桥面横坡为双向1.5%。设计荷载为公路Ⅱ级。对该桥进行动载现场检测及理论分析，对该桥的使用性能做出评价。
2 理论分析
动载试验理论分析主要是计算桥梁结构固有频率和振型，本文采用有限元软件Midas进行模拟分析，采用梁单元建立全桥上部结构模型，计算结构的竖向自振频率。经模态分析后获得结构竖向前3阶自振振型及频率。
3 动载试验
采用拾振器、数据采集仪、电荷放大器及动力分析仪组成的动力测试系统，测试桥梁结构的动力特性。
3.1试验方案
根据动载试验要求及上述计算结果，确定试验方案如下:
(1)封锁桥梁，禁止车辆及人员通行，进行地脉动试验，测试桥梁的自振特性;
(3)跳车试验:一辆重车(11.5t)以10km/h速度驶过主跨跨中位置安置木方(高18cm)，测定结构的动力特性。
(4)采用由拾振器(位移、速度与加速度传感器)、数据采集仪、电荷放大器及动力分析仪组成的动力测试系统，测试桥梁结构的动力特性。
3.2地脉动测试数据
将两个传感器分别同时放置于边跨跨中、中跨跨中位置，进行地脉动测试，测得中跨的自振频率为3.42988Hz，边跨的自振频率为5.71646 Hz。
表3-1 结构自振频率计算值与实测值
3.3跳车测试数据
跳车位置在中跨跨中，传感器置于中跨跨中位置。频谱见图5-5，时域波形分析图见图5-6。
阻尼比计算公式为...........................（3-1）
ε：阻尼比
yk : 振幅
yk+n: n个周期后的振幅
根据图5-7中标记位置处振幅关系计算阻尼比。从左到右所标记点分别为1号点，2号点，3号点。
1号点振幅为78.453mv，2号点振幅为20.598mv，3号点振幅为3.180mv。
n1=17，n2=23。
根据公式5-1，求得，ε1= 0.0125，ε2=0.0129。
ε=（ε1+ε2）/2=0.0127=1.27%
4 结论
（1）实测频率与理论计算所得频率相比
①中跨实测频率/第一阵型（中跨理论频率）=3.42988/3.029516=1.132。
②边跨实测频率/第二阵型（边跨理论频率）=5.71646/5.335159=1.071。
根据《JTGT J21-2011 公路桥梁承载能力检测评定规程》桥梁结构自振频率检测的评定标准，中跨实测自振频率/理论频率=1.132>1.1为Ⅰ级，边跨实测自振频率/理论频率1.071介于1 跟1.1之间，为Ⅱ级。中跨和边跨的实测自振频率均大于理论计算所得频率，说明刚度均大于理论值，桥梁刚度满足设计要求。但根据现场进行的实际观察，在改桥上通行的车辆吨位较大（一般为30~50t），设计标准为公路Ⅱ级，等级偏低。
（2）根据跳车试验，求得桥梁阻尼比为0.0127。理论上阻尼比越大表示桥梁耗能能力越强，但对于中小跨径桥梁，阻尼比偏大说明桥梁结构可能有一定损伤，一般介于0.01到0.05之间说明较为安全。
（3）应用Midas进行理论分析所得的数值与实测值教相近，可靠度较高。
参考文献：
1大型桥梁工程抗震设防标准决策的特殊性
桥梁工程区别于建筑结构的一个显著特征是:如果在地震中桥梁工程遭到严重破坏,切断了震区交通生命线,将会造成救灾工作的巨大困难,使次生灾害加重,导致巨大的经济损失。随着现代化城市入口的大量聚集和经济的高速发展,对交通线的依赖性越来越强,而一旦地震使交通线遭到破坏,可能导致的生命财产以及间接经济损失也将会越来越巨大。几次大地震一再说明了桥梁工程遭到破坏的严重后果,也一再说明对桥梁工程进行抗震设防的重要性。作为生命线工程,桥梁工程抗震设防标准的决策和一般的工业与民用建筑有所不同。大型桥梁工程投资浩大,在交通网络中所处的地位重要,一旦受损后修复的难度也大,而造成的经济损失更是难以估计,因此,大型桥梁工程所采用的抗震设防标准高于一般规范所规定的最低抗震标准。目前,大型桥梁工程具体采用的抗震设防标准,一般由业主参考其它大型桥梁工程已采用的抗震设防标准,并根据工程的重要性、自身的经济能力以及所能承受的风险水平,进行决策。
针对大型桥梁工程,由于其所处区域的地震危险性、社会经济状况和其在交通网络中的重要性具有其个体的特殊性,其抗震设防标准需要进行单独的量化的研究。因此,大型桥梁工程的抗震设防标准决策与一般建筑结构的最大不同在于地震损失的计算有本质的区别。
由于桥梁工程的价值是通过其在交通网络中的功能作用来实现的,因此地震造成的桥梁破坏损失包括两部分:直接经济损失和间接经济损失。直接经济损失即桥梁本身的结构破坏损失,可通过修复成本进行计算;间接经济损失即因桥梁的破坏而导致的交通网络通行能力下降而造成的经济损失,其计算非常复杂,主要涉及到两方面:(1)桥梁震害对交通网络通行能力的影响研究;(2)交通网络受桥梁震害影响导致通行能力下降所造成的地震间接损失研究。前者可通过评估桥梁在交通网络中的重要性来实现:后者涉及的因素较复杂,因为交通网络通行能力下降所造成的经济损失与当地的经济活动密切相关。尽管震后经济活动的活跃性下降,让位于救灾、消防、医疗、物资供应等震后应急救援活动,而这一切仍然依赖于交通网络的通行能力。
2基于风险的大型桥梁工程抗震设防标准决策
谢礼立院士19J认为:决定工程抗震设防标准的因素有三个,即社会经济状况、地震危险性和工程结构的重要性。确定工程抗震设防标准时,需要综合考虑工程的设防原则、设防目标、设防环境、设防参数、设防水准、设防等级。确定最佳设防标准的核心问题是正确解决设防水准和设防原则及目标之间的关系。这种关系可以被抽象为一个多变量、多目标、多约束的动态最优决策问题。对一般结构和工程的设防标准建立决策模型时,模型中的基本变量应当是抗震设防标准,目标函数应力求最大限度地反映设防原则和目标的要求,使为减灾目的而采用的防灾投入与采取措施后的潜在地震损失之和为最小。
首先,对大型桥梁工程所在地进行地震危险性分析。地震危险性是指某一场地在一定时期内可能遭受到的地震作用的大小和频次,可用烈度或其它地震动参数来表示。对未来某个地区中将要遭遇地震动强度的大小、或不同地震动强度水平的概率、或超过给定地震动强度水平的概率进行预测估计的工作,叫做地震危险性分析。
地震危险性分析方法一般有两种:一种是确定性方法(Deterministicmethod);一种是概率法(Probabilistic method)。在调查研究场址周围地区的地震地质、地震活动和地球物理场资料的基础上,判定并划分出潜在震源区,确定了各项地震活动性参数,再结合桥址地区的基岩地震动水平向加速度衰减关系,采用中国地震局推荐的“考虑地震活动时、空不均匀性的地震危险性分析计算程序包”,对桥址工程场地进行地震危险性分析计算。再经地震危险性不确定性校正,即可得到桥址场地的地震危险性。曲线图中,横轴为地震动峰值加速度,纵轴为加速度峰值年超越概率;曲线为桥址场地基岩地震加速度峰值年超越概率。年超越概率可对应于地震动重现期,至此,地震动重现期和基岩地震加速度峰值取得对应。
其次,明确桥梁工程在交通网络中重要度。可靠度指“系统能够在规定的条件和规定的时间内实现预定功能或目标的概率”(Bell and Iida,1997),是衡量系统性能的重要指标。很多系统(电力系统、管道系统和通讯网络等)都把可靠度分析作为网络规划、设计和运营管理的一个重要内容。交通系统作为一个大的动态系统,道路的实际容量和交通需求由于各种影响因素的存在是不断变化的,这使得道路网络的运营状态也是不断随机变化的。随着人们对于交通服务的要求越来越高,路网的可靠度分析引起了日益广泛的关注。
最后,对桥梁结构的地震易损性进行研究。结构的地震易损性是指结构在地震作用下,发生某种破坏程度的概率或可能性。易损性可采用从0(无破坏)到1(完全破坏)的标量形式来表达。地震易损性分析就是对工程结构在地震作用下遭受各种破坏程度的可能性进行估计。地震危险性分析资料和工程结构的抗震能力分析资料是易损性分析所依据的基本资料。目前常用的易损性分析方法可分为两大类:经验分析法和理论分析法经验分析法是根据地震调查资料直接得到地震动参数与各类建筑结构破坏比例的关系。理论分析法是将不同结构理想化为数学模型(如非线性分析模型),以地震“安评报告”提供的地震波作为地震动输入,通过弹塑性结构动力反应分析来计算结构反应,利用结构反应与震害程度的关系或结构的失效概率与震害程度的关系来判断结构的震害等级。
参考文献
【论文关键词】高速公路；路基沉降；沉降计算
【论文摘要】在高速公路软土地基路段的建设过程中，考虑到软土地基的复杂性，为了控制施工进度，指导后期的施工组织与安排，如何正确计算路基的工后沉降是一个重要问题，本文介绍了用于路基沉降计算的常用方法和一些新方法，并对它们的优缺点进行了剖析，同时对各种方法的计算结果与实际情况作了比较，为准确计算路基的沉降量提供了方法上的参考。
1．前言
在公路施工过程中，为了控制施工进度，指导后期的施工组织与安排，同时保证路基的稳定与适用，需要对路基的最终沉降量进行计算预测。高速公路对地基要求甚高，为了实现其“安全、舒适、高速”的服务目的，在使用年限内不应出现较大的工后沉降，同时还应避免不均匀沉降的发生。随着我国“五纵七横”高速公路网的全面展开，高填方路堤和软土路基也越来越多，如何准确地预测它们的沉降量将会是高速公路建设中的一个重要课题。目前用于计算沉降的方法很多，主要有传统计算方法、根据现场实测资料推测的经验公式法、数值计算法等。本文拟在对传统的计算方法作一总结的同时，侧重于对新的计算方法作一介绍。
2．传统计算方法
经典的沉降计算方法将沉降分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。瞬时沉降包括两部分：由地基的弹性变形产生的和由地基塑性区的开展，继而扩大所产生的侧向剪切位移引起的。对于固结沉降的计算，主要采用分层总和法。次固结沉降常采用分层总和法根据里蠕变试验确定参数求解。最终沉降量的计算通常采用固结沉降值乘以经验系数的方法。
2.1分层总和法
分层总和法是先求出路基土的竖向应力，然后用室内压缩曲线或相应的压缩性指标，压缩系数或压缩模量分层求算变形量再总和起来的方法，这种方法没有考虑路基土的前期应力。e-lgp曲线法可以克服这个不足，能够求出正常固结、超固结和欠固结情况下路基土的沉降。但这两者都是完全侧限条件下的变形计算方法，所以司开普顿和比利提出利用半经验的方法来解决这个问题。关于分层总和法的介绍比较多，这里不再赘述。使用该方法有一点必须引起重视，就是压缩层深度的选择，这可以从位移场角度和应力场角度加以考虑，具体可参见参考文献[1]。
2.2应力路径法
直接用有效应力路径法来计算沉降的步骤是：①在现场荷载下估计路基中某些有代表性(例如土层的中点)土体单元的有效应力路径；②在试验室做这些土体单元的室内试验，复制现场有效应力路径，并量取试验各阶段的垂直应变；③将各阶段的垂直应变乘上土层厚度即得初始及最后沉降。
有效应力路径法可以克服估计初始超孔隙压力以及固结沉降的街接上存在不够合理的地方这个缺点，但它无法避
免用弹性理论来计算土体中的应力增量。
3．现场实测资料推测沉降
由于荷载作用下路基沉降需要一段时间才能完成，所以通过前期的沉降观测资料可以推算路基的最终沉降量。
3.1对数配合法
由路基固结度常用式U=1-ae-bt及其定义式，在实测的初期沉降-时间曲线上任意取3点且使它们之间的时间间隔相等，可得最终沉降量。为了使推算结果精确一些，时间间隔值尽可能取大一些，这样对应的沉降差值就要大一些。
3.2双曲线配合法
该法认为时间沉降量为一双曲线，可由此确定路基的沉降量。但用该公式的计算结果与实测比较后发现偏离较大[3]，推算的最终沉降量也偏大，如果沉降过程的观测历时较长，而且在求算最终沉降量时着重于后一阶段的沉降曲线的话，就可得到较好的结果。
双曲线配合法模型简单实用，预测值较实测值稍微偏大，偏于保守，但对工程沉降预测有利。
3.3指数函数配合法
指数函数配合法即在沉降时间关系曲线上，取最大横载段内的三点，并使三点的时间间隔相等，将三点的时间与相应的沉降代入固结度的常用式U=1-ae-bt即可得指数函数配合法的具体表达式，由于上述方法中采用了实测的三点时间和对应沉降值，该方法又称三点法，三点的选择以沉降曲线趋于稳定的阶段，且三点间隔尽可能大最为有利，此时推算的沉降值最准确。
4．其他计算方法
4.1原位试验法
通过原位试验来确定沉降量的方法主要有：平板载荷试验法、静力触探法、标准贯入试验法和旁压试验法。其中平板载荷试验法主要适用于砂土地基，该方法是对一定面积逐级施加荷载增量，并测量由这些增量所引起的沉降，可得到荷载与沉降的关系曲线，该方法通常要进行尺寸效应修正。静力触探法如标准贯入试验法是利用由大量的资料分析所得到的这些试验结果与土的压缩性指标之间的关系来计算沉降。旁压试验法是用旁压试验得到的模量应用弹性理论得到预估沉降量，该方法将沉降分为二部分：由球形应力张量引起的沉降和由偏斜应力张量引起的沉降。
4.2有限单元法[5]
有限单元法是将地基和结构作为一个整体来分析，将其划分网格，形成离散体结构，在荷载作用下算得任一时刻地基和结构各点的位移和应力。该方法可以将地基作为二维甚至三维问题来考虑，反映了侧向变形的影响。它可以考虑土体应力应变关系的非线性特性，采用非线性弹性的本构模型，或者弹塑性本构模型。目前用得最广的是邓肯-张双曲线模型。它可以考虑应力历史对变形的影响，还可以考虑土与结构共同作用，考虑复杂的边界条件，考虑施工逐级加荷，考虑土层的各向异性等。从计算方法上来说，是一种较为完善的方法。它的缺点是计算工作量大，参数确定困难，要做三轴排水试验，目前主要用于重要工程、重点地段的计算。
4.3反分析法
反分析法是依靠在工程现场获取位移量测信息反演确定各类未知参数的理论和方法[6]。在反分析确定了路基参数后再根据所选择的模型能准确地求出路基的沉降量。进行反分析计算要注意的问题有：一个可靠的反分析必须依靠一套可靠和完整的数据测定；在反算某些参数时，总要对其他一些辅助参数进行实测，有时还需要估计；进行反分析首先要对整个数学模型某种假定，这些假定的可靠度将影响反分析的适用性；在反分析的模型选择、介质特性假定等方面，经验的工程判断将起到重要作用。
论文关键词：轨道车辆，设备管理，策略优化
维修策略优化的目的是为实现车辆设备整体维修费用的最小化，设备可用性和安全性最大化，从而实现运输生产带来的效益最大化。通过考虑设备类别与特征，失效模式、故障后果的严重级别等因素，寻找设备维修维护费用和故障后果损失费用之间的最优关系进行维修策略优化。
1、根据设备分类优化维修策略
不同的维修方式的理论基础各有差异，例如状态维修防止事故的原理是潜在故障发生后，功能故障发生前对设备进行维修；定期维修方式则是设备故障有周期规律的情况下使用，能取得较满意的效果。不同设备由于物理材质，在系统中功能作用等的不同，有不同的属性，所以在城市轨道交通车辆维修策略优化过程中，应该根据设备与故障的不同加以区分。如图1所示：
图1 城轨车辆设备专业分类
设备在每次检修之后，故障率有所下降，但是由于零部件的耗损、疲劳等因素，运行状态将越来越差，故障率又逐渐上升，直到下次检修后，故障率再下降，设备故障呈周期性变化。如果能根据设备磨耗规律，在设备偶发失效期和损耗期的拐点对设备进行维修，能避免维修不足和过剩维修，获得最佳效益。
对于电子电气类设备，根据现代设备故障率曲线可知，设备故障的发生有的与设备使用时间有关，有的则与设备使用时间无关，要根据实际情况而定。在进行安全经济的决策维修时轨道车辆，选择预防性维修不一定能提高设备的可靠度，但许多设备的故障有一定的潜伏期，通过现代设备诊断技术可以检测得到。由于诊断技术限制和出于经济上的考虑，对于诊断技术不够成熟或者产出投入比低的设备，应结合设备寿命周期规律采取定期报废或定期检查的维修策略。
2、根据故障后果优化维修策略
故障后果包括故障造成对人身安全、环境、对其它设备或者部件的影响及停机影响。设备故障导致运输生产损失，包括直接运输生产损失与间接损失。直接损失包括因运输中断导致经济效益停止或者人员伤亡损失等。间接损失包括交通中断对人们出行的影响，对企业和政府声誉的影响带来的损失等。如果设备故障导致的损失越大，对设备的可靠性要求越高。
若单独考虑设备故障后果，将防止故障的发生作为唯一目标，也能对设备维修策略进行决策。事后维修方式的维修费用最小；定期维修维护费用较大；状态监测的维修方式维修费用最大，对保障设备可靠性水平也最好。设备故障对运输影响微小的，可以考虑用事后维修。对于对运输生产影响损失中等的设各可采用一般预防性维修，如定期维修，点检不定期维修等。对于设备故障对运输影响大的，应采首先考虑时刻保障设备可靠性的维修方式，如用定期维修和状态监测相结合。粗略的维修级别决策优化方法如图2所示。
图2考虑故障后果的简单维修决策
3、根据单位时间损失故障频率和停机时间优化维修策略
由于采用故障后果优化维修方式确定车辆设备维修策略比较粗略，故而可综合考虑多个因素论文服务。通过分析故障频率、故障停机时间和单位停机时间损失费用三个因素，建立空间三维模型，对维修策略进行优化。将故障频率、故障停机时间、单位停机时间损失三个因素分别作为一维轴坐标，通过对每一维做二元划分，则得到一个被切分成八块的立方体，如图3所示，根据设备所落的立方体块，定性进行维修策略的优化。
图3 故障频率、故障停机时间、单位停机时间损失三维模型图
在被切割成的八块的立方体中:第1区表示既有高故障频率，又有高停机时间，并且单位时间损失费用高，建议对这部分设备进行技术改造和替换更新。第2区表示故障频率高，且停机时间长，但停机单位时间损失费用低，员工参与的点检预防维修较为适合，辅之状态维修。第3区表示故障频率高，停机时间短，但单位时间损失费用高，可以考虑主要通过状态维修来管理，辅之点检预防维修。第4区表示故障频率高，但停机时间短、单位时间损失费用少，既可以通过点检预防维修来解决，也可以考虑状态维修解决。第5区属于故障频率低，但停机时间长，单位损失费用高，适合推进长周期点检，辅之以利用率为中心的维修策略。第6区意味着故障频率低但停机时间长，然而单位时间损失费用低，点检预防维修应该比较适合。第7区属于故障频率低，停机时间短，但单位时间损失费用高，仍然适合于点检预防维修。第8区表示故障频率低、停机时间短而且单位停机时间损失费用低，事后维修可能更经济适合。
下面结合某地铁车辆转向架设备故障统计说明应用图3-1阐述的定性策略分析法。表1是某地铁公司车辆转向架故障的统计情况。
表1 某地铁公司DC01车辆转向架故障表
故障类型
故障描述
频率/次
等级
折算停机时间
剥离
轮对有大面积擦伤剥离
1
轻度
0一2分钟
尺寸超标
轮对轴箱装置轮径超标
32
轻度
0一2分钟
螺栓松动
牵引电机径跳超标(m轴)
1
一般
2一5分钟
高速开关故障
跳高速开关
1
一般
2一5分钟
裂纹
Ⅵ/Ⅰ轴齿轮箱悬挂裂纹
2
轻度
0一2分钟
空气簧裂纹
2
轻度
0一2分钟
齿轮变速传动装置裂纹
1
轻度
0一2分钟
轮对有大面积擦伤剥离
3
随着经济、社会的不断发展，各类社会竞争逐渐增多，当代大学生面临的压力也不断增加，而这些压力往往成为大学生自杀的根源。据统计，近10年来，在我国大学生非正常死亡现象中，自杀的比例排在第一位 。②
2015年5月18日，28岁的中南大学研三学生姜东身从学校图书馆六楼跳楼身亡。事发5天后，姜东身哥哥姜东中向媒体公布了弟弟死前在网上留下的五千字遗书，称弟弟因论文答辩遭导师为难无法通过，心里感到强烈不公平与愤慨，最终选择了跳楼自杀。我们通过对姜东身遗书的分析，出身微寒的姜东身确实因为感受到来自导师的不公平对待而最终走上了不归路。
通常而言，当人们处于不公平状态时都会想着努力地改变这种状态，极不公平的境遇会令人感到屈辱，愤怒。本案例中，姜东身选择留下遗书，然后自杀，以此控诉自己导师的种种恶劣行径，既是他的反抗，从某种意义上来说，也是他对给予自己不公平对待的人和社会的报复。
大学生接受过良好的教育，是家庭和社会发展的希望，也是社会重点关注的群体。这就使得大学生的自杀行为造成的负面影响非常大。因此，大学生自杀问题便成为了当下社会关注的热点问题。本文从社会公平认知视角出发，在对中南大学研三学生姜东身自杀事件进行个案分析的基础上，探讨了如何引导当代大学生树立正确的社会公平认知，并对如何有效预防大学生自杀提出了意见与建议。
二、理论基础
（一）社会公平理论
社会公平理论是社会心理学中解释人们公平感的一种观点。由美国社会心理学家J.S.亚当斯等人提出。通过对不同学科领域研究结果的整合，在目前的中国社会，人们社会公平感的结构应包含5个维度（张媛，2009）：权利公平、机会公平、程序公平、互动公平以及结果公平。
大学生群体对社会公平的认知直接影响其情绪的变化和发展，对其自身行为也会产生不同作用。我们将个人对他人、对他人的社会行为及其规律的感知和认识称为社会认知③。社会公平认知，简而言之，是对社会公平的主观认识，是人们对于自身是否受到来自他人和社会公平待遇的直接感受。
显然，在社会公平认知方面，是对机会公平和程序公平的认知导致了姜东身的自杀。在姜东身看来，“前程为人人开放”而自己的前程却一片黯淡，尽管自己有能力、有实力依然得不到公正待遇，这种竞争根本上就是不规范和不公平的。自己的抗争没有任何作用，消除这种不公平感的方法只有自杀这种极端行为。
（二）归因理论
归因理论是西方社会认知领域最为重要的理论流派之一，20世纪70年代美国社会心理学界逐渐形成了主导归因研究方向的新领域――成就归因研究，代表人物是美国社会心理学家韦纳。韦纳的主要研究点有三个：成败归因的原因、维度及其对情绪和行为的影响；成就动机水平与成就归因；能力自我知觉水平与成就归因。他不仅开辟新的归因研究领域，也建立了归因的研究体系，将归因的分类总结为内外归因、稳定或不稳定归因，可控或不可控归因。
20世纪80年代末期归因理论被引入中国，国内归因理论的研究集中在教育领域，大多继承了韦纳的成就归因理论，将大量的实验和调查研究聚焦于学生的学业成就和动机，研究学生的学业成就归因及其影响因素。有些学者也探寻除学业成就归因之外的领域，以归因理论为基础，研究社会行为的归因以及人际交往的归因，逐渐增强了对社会群体归因模式的关注。
姜东身选择自杀，很大程度上是因为他将毕业答辩未通过这件事归因于导师对自己的不公平，甚至是整个学校、整个社会的不公平。在研究中，我们将根据归因理论，来深入探讨姜东身是怎样对学习和生活上遭遇的一系列挫折和打击进行归因的，并揭示这种归因与他自杀之间的内在联系。
三、案例分析
姜东身自杀事件中，姜东身自身感到来到导师的强烈的不公平感，因而选择自杀。这种对不公平的认知主要是指对“机会”和“程序”的不公平的感受，有同门同学、非同门同学、其他导师三个参照对象，正因为有这些比较，才更加深了姜东身自身的不公平感，继而是愤怒情绪难以遏制，因想报复和寻求解脱而选择自杀。
（一）不公平感的来源
（1）与同门同学相比：“近乎虐待的苛刻”
姜东身遗书中多次提到导师杨忠炯对同门的其他同学“宽容”，而对自己是近乎“虐待”的苛刻。
在写论文方面，他写道：“你也说过同门的论文看不懂，可是你随便就让改了发了！我的你看不懂，就着不让发，把学生论文拖到3月初的，机电院有你，很难再找第二个！”在平时的学习中，姜东身也是郁闷不堪，在遗书中他写道：“我忙几个月，不敌老板一个意见！也不敌老板的势利眼，毕竟两个同门中南本校的，不时去给你修电脑，也不及同门的家底殷实！”
所有这些遭遇到的不公平待遇被姜东身归结为：不是中南本校、家境不好而导师又势力。“也确实，穷点儿世面短，被你当傻子也无所谓了。”“还要等你说6月份答辩吗，明摆着要延期，要保宾宾和耀中。也不想想，他们仿真怎么做的，模型参数造假，实验造假，你不清楚吗？”在姜东身看来，导师总是可以维护同门其他同学，对他却十分苛刻，是个“势利小人”。
（2）与其他同学相比：“被故意刁难的不甘心”
在网传遗书中，姜东身指称，导师杨忠炯故意为难他，别人“很水的论文”都通过了，唯独对自己的论文十分苛刻，还要求其延期答辩。除了同门同学，与非同门的同学们相比，姜东身也深感不公平。
“论文建模仿真造假，实验造假，你不知道？偏偏揪着说我的可靠度怎么来的？我的都是计算出来的，没假！你再看看别人的，那有多么造假。你不知道？势利的小人，找个学生垫背踩，你很得意么？延期？不能接受，我尽力了，很多同学还没我努力呢，论文还没我写得好呢。”“答辩有几十号人了吧，怎么样你不清楚？势利小人，伪君子。”
遗书最后也曝光了其他老师的学生们的论文情况，不乏造假的“很水”的论文。“张怀亮老师，你的学生邹伟建模造假，你知道吗，基于环形缝隙流的建模，参考流体力学文献？我看了，压根没有。遗书最后，姜东身两次说到自己“不甘心”，可见，姜东身对自己论文没通过这件事怎么也想不通。
（3）与其他导师相比：“势力、爱面子的伪君子”
遗书中姜东身曾不止一次说道自己跟错了人，与其他导师相比，姜东身觉得自己的导师杨忠炯对自己极度苛刻，完全是个势利小人。“听说过别的同学也有挨老板批的，说的不过是被批成狗，这感觉我不懂。”“大家论文差不多，你不会不懂！别的老师放过的往届的论文，知网上已有很多，对于别人的成果，你是相当跪舔的，要我查，要我看别人怎么做！呵呵。”遗书中甚至说道，鉴于自己导师的权位，其他导师也不为自己说公道话。“周老师也看了我的大论文，直摇头。呵呵，周老师什么人，那不是仰你鼻息，你心里什么蛔虫，他不知道？装什么清高？”
在对于自己导师的评价中，我们也能明显感觉到姜东身的愤怒不平。“别的老师基本上不会为难自己的学生，即使有，那也是答辩之前吧。你不同，势利，没能力，办事抓不住重点，舍得把学生往死里整。”
（二）不公平感的表现
五千字的遗书中，字里行间全是对导师杨忠炯的控诉，控诉自己在平时和毕业时处处都受到不公平待遇。他提到：“明摆着要搞我，明摆着表明你科研严谨，明摆着表明你无能嘛？”他也不止一次提到自己“不甘心，因为付出被鄙视，也因为很多水论文轻松通过。”“我忍不了师兄弟的眼光，忍不了那种鄙夷，当然，更对不起我的努力。虽然我的努力在你眼里都是狗屎，我很努力，可是你不在乎。”
甚至，在遗书中，姜东身不断口出脏话，“说我毕不了业，要延期，你都放了N次屁了，无所谓了。说要我延期，扯到了同门论文比我强，比我说得过去；扯到了教育部让你审已上传论文的事儿；还他妈扯到了伟人的挫折。尼玛，当时我笑了，说这太远了吧。他妈把我当傻子糊弄呢。”“跟了你，真是瞎了眼。狗杂种。”“你是什么人，头天坑死人，第二天再泼粪的人。我不信了，论文再花几年又能改成什么样，你不知道？”从这些言辞中处处可见姜东身对自己导师杨忠炯的怨恨和不满。在他看来，自己毕业论文答辩未通过这件事完全是自己的导师造成的，是导师的势力、故意刁难造成的，导师对自己如此的不公平是他所不能接受的。在这封五千字的遗书中，姜东身将自己所有的愤怒、不甘心都不遗余力地宣泄了出来。
（三）原因分析
大学生自杀的原因是复杂和多重性的，单一的消极因素不可能导致大学生轻易地选择自杀的行为。导致姜东身有此认知的原因也是多方面的。
调查发现，姜东身家境贫寒，这样的家境出身使姜东身的性格变得敏感、自卑。遗书中，姜东身就说道，自己“没家底”而导师又非常势力。“学生的心血在你眼里可以是狗屎，但是，这也要看人的，势利的人看到家里有点儿底的，那他的心血可能就是盘不完善的菜！”据哥哥姜东中说，原本姜东身读研就是为了毕业后找一份好的工作。这次论文答辩未通过给了姜东身致命打击，或者可以说是压死骆驼的最后一根稻草，在读研三年期间因受到的种种不公平待遇而积压在心中的愤懑在毕业论文答辩未通过这件事情上完全爆发，最终致使他走上了绝路。这可以说是导致姜东身自杀的内因所在。
此外，在姜东身的愤怒和郁闷难以纾解的时候，唯一可以给他安慰和鼓励的家人也没有在他身边，及时给予他支持。姜东身的哥哥姜东中事后也很懊恼和自责，自己没有多关心弟弟，给予弟弟及时的安慰。
然而，姜东身选择自杀除了不公平的认知情绪难以纾解，还有他的报复心理。“算了，你不让我好过，我也不让你好过。”遗书中除了控诉导师对自己的不公平，姜东身还曝光了导师杨忠炯套取科研经费等一些不光彩的事。“记得跟纪委说说你套取科研经费的事儿，跟教育部说说你为人势利，弄虚作假报账的事儿，跟基金说说基金申请赚大钱一本万利的事儿。”而导师杨忠炯在之前就嘱咐其他学生注意姜东身的状态，他也明显感到姜东身对自己的不满和可能做出偏激的行为。“上午批完，下午叫同门注意我的状态，怕我跳楼了呗！”但最终，缺少家庭支持、社会支持的姜东身还是选择用自杀结束自己的痛苦，用自杀行为报复对自己不公的导师杨忠炯。
四、结论与讨论
导致自杀的原因十分复杂，从群体角度看，自杀与社会、历史、文化、宗教等有密切关系④，从个体角度看，自杀是遗传、神经生物学、人格特质和负性生活事件综合作用的结果⑤。Kees（2003）将公平判断作为结果变量，对影响它的因素进行探讨。他研究了在信息不确定的情况下，情绪对人们的公平感的影响作用。认为，在通常情况下，人们会依靠他们对事件的感觉来进行公平感判断，这使得他们的公平判断极大地受到情绪的影响。实验的结果也显示，在信息不确定的情况下，人们的公平判断会变得非常主观，他们甚至会依靠于跟事件本身没有什么逻辑关系的情绪感受来做出判断。
通过案例分析，笔者认为，首先姜东身对于社会公平，尤其是机会公平和程序公平有一个比较清楚的认知，从而将平时学习生活中遇到的一些挫折和困难以及毕业论文未被通过都归因于导师的不公平。姜东身心里早已蓄积了悲观、失望、孤独、厌世、报复等消极情绪，而毕业论文未被通过成为了这些情绪爆发的导火索，最终走上了以报复导师和寻求自我解脱为目的自杀道路。
