橋梁抗風穩(wěn)定性的概率評價

利用帶有sop片段的表達載體克隆大腸桿菌色氨酸合成酶基因，構建得到穩(wěn)定的色氨酸工程菌MIA60（pDWD60）。在搖瓶培養(yǎng)條件下，MIA60菌的色氨酸合生型菌株高16倍。SDS-PAGE結果表明，色氨酸合成酶占全菌可溶性蛋白的37%。營養(yǎng)條件對工程菌的質粒穩(wěn)定性有明顯影響，并與宿主有關。但是在不同營養(yǎng)條件下，對不同宿主菌，帶有sop片段的重組質粒經150代培養(yǎng)后，保持均為100%。使用2.6升發(fā)酵罐對工程菌進行分批培養(yǎng)和補料分批培養(yǎng)時，帶有sop片段的工程菌的質粒保持率均為100%。以上結果表明，sop片段可以單獨在pMB1復制子控制下，對帶有外源基因的重組質粒起到很強的穩(wěn)定作用，不需要oriS的存在，也不需要ccd基因和repD基因的協(xié)助。這對于利用sop片段作為穩(wěn)定因子構建的工程菌走向實用化具有重要意義。 2100433B

基于可靠度的抗風設計是結構風工程理論發(fā)展的重要方向，而概率性評價則是構建結構抗風可靠度理論的前提和基礎。由于大跨空間結構的風荷載和風效應的復雜性，目前相關研究工作尚處于空白狀態(tài)。本項目擬采用理論研究、風洞試驗和原型實測相結合的方法，對大跨空間結構的極值風荷載和極值風振響應的概率分析方法及概率分布特征進行系統(tǒng)研究，探討各種不確定性因素的生成機理和傳遞機制，建立相應的概率描述模型，提出適用于主體結構和圍護結構的設計風荷載概率性評價方法，給出具有確定保證率的設計風荷載；在此基礎上，對上述研究成果進行集成，構建更為完備的大跨空間結構風荷載數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。以上工作為揭示大跨空間結構的風致關鍵效應機理提供了有效的途徑，為進一步構建基于可靠度理論的空間結構抗風設計方法奠定了堅實的基礎。

大跨屋蓋結構的抗風問題具有多荷載形態(tài)、多響應振型和多等效目標的特點，這種復雜性導致各種不確定因素對于結構風效應的影響更為顯著。本項目以大跨屋蓋結構為研究對象，從理論、實驗等多方面開展系統(tǒng)的風效應不確定性研究，提出了基于概率的結構抗風設計方法。主要工作有： 1、構建結構風效應不確定性研究的理論框架。確定以概率相關系數(shù)檢驗法和極大似然估計法對結構風效應各階統(tǒng)計量的概率分布擬合優(yōu)度進行定量評價，建立最優(yōu)概率分布模型；以參數(shù)靈敏度分析方法定量評估各種不確定因素對結構風振響應不確定性的貢獻率，獲得不確定性在風荷載與風振響應間的傳遞規(guī)律；采用基于極值理論的估計方法計算具有確定保證率的極值風荷載和風振響應。 2、大跨屋蓋風荷載的不確定性分析。對若干典型大跨屋蓋剛性模型進行了重復采樣風洞試驗，通過對風荷載各階統(tǒng)計量進行不確定性分析，建立了相應的概率描述模型。研究發(fā)現(xiàn)，正態(tài)分布和對數(shù)正態(tài)分布是脈動風壓前3階統(tǒng)計量的最優(yōu)分布，廣義極值分布是峰度系數(shù)的最優(yōu)分布。還對峰值因子法的荷載保證率進行了評估，發(fā)現(xiàn)峰值因子法無法給出具有一致保證率的極值風壓分布，且可能低估最不利負壓20%~30%左右。 3、空間結構風振響應的不確定性分析。應用Sobol’方差分解法對結構進行了參數(shù)靈敏度分析，定量評估各種不確定因素對風振響應不確定性的貢獻率，研究發(fā)現(xiàn)：①風振響應的不確定性主要受風荷載不確定性控制；②風振響應的參數(shù)靈敏度與共振響應在總響應中的比重有關，共振響應越大，結構對風荷載越敏感。 4、提出具有確定保證率的圍護結構設計風荷載分析方法。提出了針對較小容量樣本的概率分析方法-“改進獨立風暴法”，其基本思路是設定某一荷載閾值，將連續(xù)超出該閾值的時段記為一個獨立脈沖，將每個獨立脈沖的最大值作為一個極值樣本進行概率分析。由于樣本抽取時保證了各脈沖極值的獨立性，且各獨立脈沖的形成機制具有較好的一致性，因此應用這一方法可對較小容量樣本獲得較為精確的概率模型。 5、提出具有確定保證率的主體結構設計風荷載分析方法。針對大跨屋蓋結構多振型參振、等效目標眾多的特點，提出一致等效靜風荷載分析方法，其基本思想是：分別建立多目標等效方程組和約束方程組，前者的目的是獲得與各等效目標吻合程度最好的解，后者的目的是限制某些奇異荷載作用模式的出現(xiàn)，從而解決了多目標等效問題，使主體結構設計風荷載在整體上具有一致的保證率。 2100433B