混凝土坝服役性态监测效应量安全监控指标拟定方法

表征混凝土坝服役性态变化的监测效应量,其变化客观反映了大坝的工作性态变化,为确保大坝的安全运行,需对相应的监测效应量拟定安全监控指标,传统的方法在假定一定失效概率的前提下拟定监控指标,人为因素影响较大。经对传统方法不足的分析,基于典型小概率方法和层次分析法的思想,提出了混凝土坝服役性态评价等级属性不等区间的划分方法,在此基础上,综合运用最大熵原理,构建反映混凝土坝服役性态变化的监测效应量概率密度函数,提出拟定对应大坝服役性态评价不同等级属性的监测效应量安全监控指标的方法,并通过工程实例验证了所提出方法的可行性和有效性。     

服役重力坝系统可靠度及概率寿命探讨

本文在结构系统可靠度研究基础上，根据重力坝系统的特点及服役结构的特点，对服役重力坝系统可靠度的计算方法和概率寿命进行了探讨。通过示例，分析了服役重力坝系统可靠度的变化，并提出了今后有待研究的有关问题。     

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.     

基于概率熵判据的大坝位移预警概型比较

基于数理统计原理,依据概率分布采用小概率估计方法拟定大坝位移预警指标是实现大坝安全监控的常用手段.借助系统可靠度分析方法,选取能够良好刻画系统服役性态的威布尔(Weibull)分布(三参数及二参数)、伽玛(Gamma)分布和对数正态(Log-normal)分布,针对大坝典型坝段位移监测序列,分别建立其概率分布模型,实现对分布参数的求解,再以最大熵原理为判据,选取能最客观描述大坝服役性态的分布,结合大坝失事概率,完成概率分布模型比较研究和位移预警值估计工作.实例表明:相较于其他分布,三参数Weibull分布能最客观描述典型坝段服役性态,故利用其对坝段位移预警值进行估计更加可靠.     

考虑渗流时滞及参数不确定性的土坝坝坡失稳概率分析

针对非恒定水力边界下土石坝体内复杂渗流场和坝壳物料不均匀分布对其坝坡稳定失效概率问题,提出了一种考虑土石坝渗流时滞及参数不确定性的坝坡失稳概率分析方法。综合运用Van Genuchten渗流模型与抗剪强度理论及毕肖普法,结合坝体内部渗流场与渗流的时滞相关特性,给出了基于均质坝坡稳定安全系数解析式与可靠性功能函数,利用Geo Studio平台融合Kriging模型优势,建立了土石坝坝坡稳定可靠度非侵入式随机有限元模型,并研制了其相关实施程序。工程实例分析表明,该方法较规范方法更接近大坝服役真实状况,相比蒙特卡洛法在其计算工时及收敛等方面优势明显,该方法亦可推广应用于不同水力边界条件下的复杂边坡稳定可靠度分析。     

土石坝安全度综合评价方法初探

提出了一种评价土石坝综合安全度的初步方法，包括土石坝工程安全性及大坝社会经济影响两个方面的研究。在工程安全性方面应用了可靠度分析的方法计算土石坝挡水各项功能的失效概率，在社会经济影响方面引入了社会经济影响因子。这种综合评价方法将进一步促进我国水库大坝安全管理水平的提高。     

基于概率-模糊-区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法

借助传统概率模型评估重力坝服役安全需明确参数的概率分布,而非概率区间模型所得结论难以准确度量重力坝服役可靠程度,因此,本文提出了基于概率-模糊-区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法。基于原型、室内试验成果与安全监测资料,结合参数时变模型和区间反演分析方法,建立综合考虑随机变量、模糊变量和区间变量的重力坝可靠性分析混合模型;利用信息熵法和Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优化条件解耦混合模型,通过基于当量正态化法的验算点法(JC法)计算可靠指标;对传统分枝限界法加以改进搜索主要失效模式,采用Ditlevsen窄界限法计算体系可靠度,综合评估重力坝整体服役安全。工程实例分析表明,本文方法可求解多种不确定因素共存的重力坝可靠性分析问题,适用范围较广;计算结果仍为概率可靠指标,表明在符合重力坝运行规律的前提下所选定坝段存在滑动失稳的可能性,与大坝的实际服役情况相吻合。此外,建立的可靠性分析混合模型,经一定的改进和拓展后,亦可用于其他结构工程的可靠性分析。     

基于贝叶斯框架下大坝服役性态综合评估方法

大坝服役性态的综合评估对水利枢纽的安全运行有重大意义。现有的评估模型存在过于依赖专家经验,缺乏客观性,或仅限于数据挖掘,未融入专业知识的不足。以贝叶斯网络为主要框架,提出了一种结合专家主观经验和客观实测数据的大坝性态评估方法。该方法根据朴素贝叶斯分类和BIC评分优化的方式确定网络结构,有效地厘清了影响因素之间的关系。利用模糊综合评价理论和熵权法分别求解先验分布和条件分布,运用贝叶斯估计进行推理,得到兼顾主观经验和客观数据的失效概率。结合失效概率等级表,对大坝服役性态进行有效的评估和定级。以某混凝土坝14个影响因素的时间序列为例,建立了该坝贝叶斯框架下多指标服役性态评估模型,并对其服役性态进行安全评级。最后从主观与客观、整体与部分、静态与动态3方面分析评估结果,证明了该方法的有效性。     

土石坝安全度综合评价方法初探

提出了一种评价土石坝综合安全度的初步方法，包括土石坝工程安全性及大坝社会经济影响两个方面的研究。在工程安全性方面应用了可靠度分析的方法计算土石坝挡水各项功能的失效概率，在社会经济影响方面引入了社会经济影响因子。这种综合评价方法将进一步促进我国水库大坝安全管理水平的提高。     

重力坝多失效模式系统失效概率计算和老化效应分析

为提高混凝土坝系统失效概率的计算精度,研究了基于矩阵积分法的系统失效概率计算方法.介绍了方法的基本原理,推导了系统失效概率和参数敏感性分析的计算公式,利用MATLAB进行编程.将程序应用到某在役混凝土重力坝性态分析中,得到系统失效概率和各个参数的敏感性分析结果,并据此分析了各老化因子对坝体性态的影响,针对性地提出了大坝维护和管理措施.实例研究验证了该方法的有效性和可靠性.此计算方法具有普遍适用性,可用于其他体系的系统失效概率的计算和参数敏感性分析中.     

基于Kriging模型的重力坝非概率可靠性分析

为解决概率可靠性方法分析受限于重力坝不确定参数的统计信息较难获取,及其功能函数高度非线性且较难用显式解析表达式给予刻画等问题,构建了基于不确定参数界限的重力坝单元非概率可靠性(Non-probabilistic Reliability,N-PR)指标计算模型,在此基础上,融合Kriging模型较强预测和拟合优势,发展了一种基于Kriging模型的重力坝N-PR指标计算方法。经实例考证,所给模型与方法可有效规避概率可靠性分析中要求不确定参数随机变化且计算结果对参数高度敏感的局限,较好适应了重力坝功能函数高度非线性甚至难以显式表达的特点,可较深入分析重力坝可靠性。     

地震作用下混凝土坝时变动力可靠度的概率密度演化方法研究

随着混凝土坝运行时间增加,坝体材料性能逐渐退化,其抗震能力降低,所以有必要对大坝进行全寿命周期抗震安全评估。本文基于概率密度演化理论提出一种混凝土坝全寿命周期抗震性能概率分析方法。该方法同时考虑坝体材料的随机性和时变性,引入相对位移角作为性能综合评价指标。首先建立服役时间内坝体动力非线性响应极值的概率密度演化方程,然后结合等价极值事件求得初始条件,并运用差分法求解方程,最后在安全域内对求解结果积分给出时变动力可靠度。通过算例验证了本文方法的可行性。结果表明,所建议方法能够获取坝体抗震性能在整个服役寿命的概率演化信息和动力可靠度时变规律,且与蒙特卡洛法对比具有较高的计算精度和计算效率。     

现役水工钢闸门正常使用寿命预测

 针对目前水工钢闸门结构正常使用寿命预测方法缺乏足够理论依据的问题,基于可靠性原理,确定了现役钢闸门结构构件最低可靠度设置标准。提出了基于可靠度理论的现役钢闸门结构构件正常使用寿命预测算法,采用可靠度理论推导出了钢闸门结构构件正常使用寿命预测的近似计算公式,并对工程实例中闸门使用寿命进行了预测。算例结果表明,该方法对闸门构件使用寿命的预测是有效的。     

大坝结构可靠性影响因子的全局重要性分析

传统方法一般采用灵敏度系数分析各项不确定因子对大坝结构可靠性的影响,但灵敏度系数只在因子设计验算点处取值,针对该局部性取值的缺点,研究了大坝结构可靠性影响因子的全局重要性分析方法。首先,在建立大坝结构可靠性分析模型的基础上,考虑不确定因子在整个失效域内的变化,构建了影响因子的全局重要性测度指标。然后,采用基于截断重要抽样的蒙特卡洛法,实现了因子全局重要性的量化分析。最后,建立了某坝的结构可靠性分析模型,计算对比了各不确定因子的全局重要性测度和灵敏度系数,结果表明全局重要性测度能更全面地反映不确定因子对大坝结构可靠性的影响。     

考虑风险与社会支付意愿的大坝长效服役决策

鉴于大坝长效服役决策需满足严格的工程技术要求,同时兼顾一系列复杂的社会、经济、环境和生态问题的特性,阐述了水库大坝长效服役决策的总体思路,探讨了除险加固、工程降等、拆除退役或近坝址重建等大坝长效服役的可选措施。在计算大坝服役可靠度的基础上,引入生命质量指数,衡量社会经济水平提高和人们生活质量改善对大坝长效安全服役要求的综合提升,据此提出了考虑大坝安全风险和社会支付意愿的大坝服役性能提升措施的决策判据。对一座存在一定坝体失稳风险的某混凝土重力坝提升服役性能措施进行了推荐,建议采取水库水位降低10 m运行或大坝补强加固的措施提升大坝长期服役性能,与工程实际吻合。     

沥青混凝土心墙堆石坝地震变形评价方法及其可靠度分析

沥青混凝土心墙堆石坝可就地取材,工程造价低,在我国西部强震区被广泛应用。因其工作条件复杂,且筑坝材料具有非线性特性,故其地震安全评价问题一直受到工程界的关注。因此开展地震作用下沥青混凝土心墙堆石坝的可靠度分析具有理论意义和工程应用价值。本文以坝体裂缝作为坝体地震变形破坏的判断依据,将坝体地震变形倾度作为地震安全的控制指标,建立了基于倾度法和中心点法的沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法。以某98 m高的沥青混凝土心墙堆石坝为例,进行了地震变形的可靠度分析。结果表明:基于本文沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法,获得的大坝设计基准期内的年计地震变形失效概率py=2.156×10~(-6),对应的可靠指标β=4.6,满足规范要求;采用倾度法和中心点法相结合,可以考虑坝体材料分区的影响,获得较为准确的土石坝地震变形失效概率结果,对土石坝具有普遍适用性。本文提出的土石坝坝体地震变形可靠度分析方法,可为沥青混凝土心墙堆石坝抗震设计、地震风险分析以及风险等级的建立提供依据。     

重力坝深层抗滑稳定的可靠度校准

对于重力坝的深层抗滑稳定问题 ,规范并未给出明确的安全指标 ,为此采用JC法对剪切带倾向上游的情况进行了可靠度校准 ,并研究了坝高、安全系数等对可靠指标的影响。     

分布式大坝监测系统可靠性研究

从分布式系统结构出发，以大坝安全监测自动化系统为例，系统地研究了分布式系统的可靠性问题。提出了可靠性含义及其指标，给出了确定可靠性指标的统计方法和提高系统可靠性的具体措施。