水工钢闸门主梁多失效模式相关的系统可靠度分析

根据水工平面钢闸门主梁的破坏机理，考虑了主梁受弯、受剪和弯剪复合破坏三种主要的失效模式，建立了三种失效模式的极限状态方程，并推导了弯剪复合破坏时抗力计算模式不确定性的计算公式。采用自适应抽样方法评价了主梁多失效模式相关时的系统可靠度，并与上下限法和层次分析法的结果进行了比较。结果表明自适应抽样方法能够合理地考虑主梁多失效模式间的相关性，它在分析主梁系统可靠度时是有效的。忽略失效模式间的相关性将会低估主梁的系统可靠度水平。现行设计规范的平面钢闸门主梁系统可靠指标分别为：露顶门3.0（大中型闸门）和2.3（小型）；潜孔门3.0（大中型）和2.1（小型）。     

水工平面钢闸门主梁的可靠度校准分析

采用GB50199-94《水利电力工程结构可靠度设计统一标准》推荐的一次二阶矩法(亦称JC法)对DL/T5039-95《水利水电工程钢闸门设计规范》中的平面钢闸门主梁分别按弯曲、剪切及弯剪复合3种破坏形态进行了可靠度校准分析,初步了解了现行规范中组合主梁的总体可靠度水平,其中在对弯剪复合应力状态下的可靠度进行校准分析时,考虑了不同荷载效应比值B的影响,并采用非线性的极限状态方程按双重迭代的方法求得相应的可靠指标。     

平面钢闸门主梁可靠度校准分析

考虑平面钢闸门主梁的破坏特点，将主梁破坏形式分为弯曲、剪切和弯剪复合破坏３种，分别进行其可靠度校准分析，得到不同的可靠度。然后，运用结构体系可靠度计算方法，得到主梁体系可靠度，当抗力为正态分布时为３．５３９；当抗力为对数正态分布时为３．９４。     

具有多个失效模式的高拱坝失效概率计算

利用故障树分析法得出了高拱坝具有失稳溃坝、剪滑垮坝、超量开裂及毁坝等4种主要失效模式．以计算高拱坝剪滑溃坝发生概率为例，说明利用二阶矩法计算高拱坝各主要失效模式发生概率的步骤，进而求解各失效模式的相关程度及具有多个失效模式高拱坝的失效概率．     

结构可靠度分析的高斯过程重要抽样方法

针对传统复杂水工结构可靠度分析方法的局限性,提出了结构可靠度分析的高斯过程重要抽样方法。通过高斯过程机器学习方法实现结构功能函数及其偏导数的显式表达,进而结合传统重要抽样法计算结构的失效概率与可靠指标。实例验证了方法的可行性,与传统方法相比较,高斯过程重要抽样方法具有计算精度高、计算效率高和参数自适应化等优点。     

失效树模型在弧形钢闸门可靠性评估中的应用

针对影响弧形钢闸门可靠性的因素存在较大不确定性,本文引入失效树分析方法,建立了弧形钢闸门结构体系可靠性评估模型。该模型根据弧形钢闸门自身结构原因及运行条件,确定了影响弧形钢闸门可靠性的最小割集。通过对最小割集事件概率计算,得到弧形钢闸门可靠运行的概率,在理想条件下换算得到弧形钢闸门的可靠度指标,从而实现对弧形钢闸门可靠性评估。实例计算结果表明:某二级水电站弧形钢闸门可靠度指标为3.09,与极限状态值相比,认为是较为安全的;该计算结果得出的结论与该弧形闸门安全检测结论较为吻合,一定程度上验证了评估方法的正确性和实用性。     

水工钢闸门面板可靠度分析

基于可靠性原理,建立了闸门面板可靠度分析的极限状态方程。利用统计分析所得的数据,对影响闸门面板可靠度的荷载及抗力统计数据进行了分析计算,得到其统计参数。然后采用JC法对《水利水电工程钢闸门设计规范》中闸门面板的可靠度进行了校准计算和分析。结果表明,闸门面板的可靠指标满足一级建筑物的安全水准,并且大于闸门主梁的目标可靠指标。同时提出了水工钢闸门面板结构设计的目标可靠指标取值建议。     

在役钢筋混凝土渡槽多失效模式时变可靠度分析

传统渡槽可靠度分析大多只考虑失效模式的单一性,为此,基于混凝土碳化模型与钢筋锈蚀模型提出了在役钢筋混凝土渡槽多失效模式的时变可靠度计算方法。利用Monte-Carlo法建立了单一失效模式的时变可靠度与失效概率计算方法,在单一失效模式的基础上采用PNET算法给出了多失效模式时变可靠度模型,运用Matlab软件编写了程序,对某在役钢筋混凝土渡槽结构在单一失效模式与多失效模式下的时变可靠度与失效概率进行了计算分析,结果表明:考虑多失效模式的渡槽可靠度小于单一失效模式的可靠度,计算结果更加合理;考虑渡槽多失效模式的时变性,能更好地掌握结构可靠度随时间的变化情况,给渡槽结构的耐久性做出合理的评价;采用多失效模式时变可靠度对渡槽的可靠度进行计算,与单一失效模式计算结果相比更符合渡槽实际。     

基于非概率可靠度理论的拱坝安全度评价

传统可靠性方法利用概率论和模糊理论处理结构不确定因素.应用非概率凸集模型处理结构的不确定性,结合有限元分析,通过结构材料不确定参数的区间运算,得到坝体单元的非概率可靠度指标.考虑坝体初始开裂位置的随机性,根据非概率可靠度指标最小单元依次破坏的准则来搜索拱坝所有可能的失效模式,得出各种可能失效模式下拱坝非概率可靠度指标的最小值即为拱坝的非概率可靠度.综合拱坝各种失效模式可以更合理准确地评价拱坝的安全度.     

钢筋混凝土柱“强剪弱弯”设计可靠度分析

基于现行建筑抗震设计规范(GBJ11 89)，把钢筋混凝土柱的设计参数看作随机变量，柱的破坏看作由抗弯与抗剪失效模式组成的串联体系。本文采用Monte Carlo模拟法，分析了钢筋混凝土柱“强剪弱弯”设计的可靠度。重点分析了不同轴压比下，钢筋混凝土框架柱剪切破坏先于弯曲破坏发生的概率，为合理的确定剪切增强系数提供参考。     

格构锚固体系承载机理及破坏模式的试验研究

通过开展格构锚固体系与滑坡体相互作用的室内物理模型试验,测得格构锚固体系的梁下土体抗力、格梁内力、位移及变形破坏等关键数据,进而得出滑坡防治中格构锚固体系的承载机理与破坏模式。结果表明在滑坡推力及锚索锚固力作用下,格梁节点处下部受拉、上部受压,跨中处下部受压、上部受拉,整体受力呈“S”曲线状;随着荷载的增加,格梁节点处向坡内弯曲变形、跨中处向坡外弯曲变形;格梁的主要破坏形式有跨中“弓”形弯折破坏、节点处受压碎裂破坏、格梁中间土体拱出破坏、格梁上方土体挤出破坏4种类型;格梁的主要破坏模式为塑性多绞弯折破坏。     

基于马氏链样本模拟的渡槽结构系统可靠度分析

提出了一种适合于渡槽结构系统可靠度计算的重要样本法。该方法根据Metropolis准则构造马尔可夫链模拟样本，通过在失效域中进行预抽样，获得对失效概率的计算贡献较大的重要区域的分布信息，然后利用此信息构造重要样本函数，采用重要样本技术计算结构系统的失效概率。对一典型梁式渡槽进行各种失效模式的分析，建立了相应的功能函数，并就本文算法与已有算法计算得的可靠度进行了比较。结果表明，该方法由于不涉及设计点的概念，解决了应用重要样本法计算系统可靠性时重要样本函数构作的难题，具有较好的效率和精度。     

大型人字闸门结构变形和应力分析

葛洲坝1号船闸下闸首人字闸门用空间壳、梁和杆的组合有限单元成功地计算了在关闭档水状态下的变形和应力,所得结果与原型观测结果一致。计算和分析表明:主梁和次梁内均只出现压应力,在沿梁的长度方向即闸门的宽度方向压应力较大;挡水面板在水平方向膜应力较大且为压应力;同时在该方向存在大小与之相当的局部弯曲应力;挡水面板在铝直方向的局部弯曲应力最大。所得结果也揭示了一些与传统设计理论不一致的规律:主梁在靠近端部的横截面上的正应力不呈线性分布;次梁以压应力为主而弯曲应力很小;挡水面板被主、次梁和纵隔板分隔出来的部分并不完全等同于四边固定矩形板。本文作者认为,在门轴支承强度允许的情况下,减少主梁的数目,增加次梁的数目,也能保证闸门的强度;增加纵隔板数目不仅可以减小挡水面板在铅直方向的局部弯曲应力,而且能增强闸门的开门和关门刚度。     

基于模糊集理论的施工多态系统可靠性分析

为处理水利工程高危作业施工过程中的模糊信息,提出了基于模糊集理论的施工系统可靠性分析法。以水利工程中的物体打击事故为例,运用修订的人为因素分析与分类系统(HFACS)进行人为因素分析识别,并基于事故树构造相应的事故系统模型。通过引入模糊数表示系统节点的故障状态,模糊子集描述节点的失效概率处理施工过程中的不确定信息,结合贝叶斯理论对该系统进行可靠性分析并计算各根节点的重要性。研究结果表明:人员情况差及无专业组织培训是物体打击作业系统处于危险状态和事故状态的薄弱环节,该模型能很好地描述各节点间的不确定逻辑关系,并对水利施工系统进行有效的可靠性分析。     

水闸闸室稳定结构体系可靠度探讨

水闸闸室结构最主要的失稳模式是滑动失稳、强度不够失稳和闸室上浮失稳.本文为了分析水闸闸室稳定性的结构体系失效概率,首先分别建立水闸闸室结构抗滑稳定性和应力强度稳定性以及抗闸空上浮的功能函数.然后利用结构可靠度分析一次二阶矩法中的验算点法分别对三种失效模式进行计算,得出四个相应的可靠度指标.将三种失稳模式视为串联系统,由界限区间法计算结构体系可靠度指标,最后由结构体系可靠度指标计算出水闸闸室稳定性的结构体系失效概率.     

深溪沟水电站闸室稳定体系可靠度初探

目前水闸结构设计所采用的设计准则仍为单一安全系数法,其只能反映结构在特定失效模式下的安全可靠性,而不能反映结构在不同失效模式共同作用下的综合安全可靠性。以深溪沟水电站为实例,以可靠度理论为基础,对水闸在各种失稳模式共同作用下的体系可靠度进行了探讨,计算出的体系可靠指标满足规范要求,也验证了该方法的可行性,具有一定的工程应用价值。     

水工结构体系可靠度计算方法

针对当前结构体系可靠度计算存在的问题,从分析其现状入手,对寻求结构的主要失效模式及失效模式间的相关问题进行了阐述。总结了近年来国内外计算结构体系可靠度的各种方法,并探讨了各种方法的特点。