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。     

基于矩法的渡槽结构抗震可靠性分析

基于考虑流固耦合作用的渡槽薄壁结构动力分析模型,开展了渡槽结构地震动力响应的可靠性研究,根据场地条件生成若干条人工地震波施加于结构,得到地震内力响应样本值,通过所建立的可靠度功能函数进行统计分析,运用矩法计算得到结构失效概率密度函数和对应的结构失效概率.     

大型渡槽结构非线性地震响应可靠性分析

运用渡槽薄壁结构弹塑性动力分析模型,开展了渡槽非线性地震响应可靠性分析计算。渡槽薄壁结构弹塑性动力分析模型是集渡槽薄壁结构线弹性模型和非线性多弹簧模型为一体,可用其进行结构弹塑性地震响应分析。采用人工地震波生成方法并将地震波作用于实际渡槽结构进行时程分析,将得到的地震内力响应样本值建立可靠度功能函数并进行统计分析,运用矩法分析计算结构失效概率密度函数和对应的结构失效概率值。     

基于正交试验和神经网络的堤防边坡抗滑稳定可靠度研究

对于功能函数不能显式表达的边坡类等复杂结构,不方便采用传统的可靠度理论计算其失效概率,因而采用BP神经网络模型代替边坡失效的隐式函数,通过神经网络强大的非线性拟合能力进而构造边坡抗滑稳定可靠度分析的功能函数,并结合蒙特卡洛方法计算边坡抗滑稳定的失效概率。采用正交试验选取网络训练所需的样本点,利用有限元强度折减法计算样本点的抗滑稳定安全系数。通过算例研究了以内摩擦角和黏聚力为随机变量的堤防边坡抗滑稳定的失效概率,验证了该方法操作的简便性与结果的合理性。     

基于验算点法的重力式挡土墙结构可靠性分析

重力式挡土墙结构最主要的失稳模式是滑移失稳、倾覆失稳和地基承载力失稳。该文对重力式挡土墙结构的3种失稳模式进行分析,建立对应的可靠度分析模型,引入结构可靠度分析一次二阶矩法中的验算点法(JC)法分别对3种失效模式进行可靠度分析,得出相应的可靠度指标及其失效概率。将3种失效模式视为串联系统,由结构体系稳定性分析中的宽界限法近似计算挡土墙结构的体系失效概率。根据上述方法,利用Matlab编制相应的程序计算了某个挡土墙的实例计算,得出了该挡土墙结构失效概率的界限,同时对其进行了参数敏感性分析。     

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.     

基于极限学习机的边坡可靠度分析

对于边坡极限状态函数无法显式表达的情况,传统可靠度分析方法存在求解困难或计算量大的弊端。提出了一种基于FLAC^3D和极限学习机的边坡可靠度分析方法。利用均匀试验设计构造随机变量样本,基于FLAC^3D强度折减法计算随机变量样本对应的安全系数;通过极限学习机强大的数据拟合能力映射出安全系数与随机变量之间的关系,构造响应面功能函数;将蒙特卡罗模拟生成的大量随机数代入响应面获得安全系数,在此基础上,计算边坡的失效概率与可靠度指标。通过具体算例分析,并与其他方法对比,发现本文方法结果可靠、易于实现,为边坡可靠度分析提供了一种新途径,具有广泛的应用前景。     

边坡稳定计算中的可靠度分析

提出了一种应用可靠度理论进行边坡稳定性计算的实用方法。该方法利用“三σ准则”估计基本变量的标准差和变异系数，采用传递系数法建立功能函数，计算边坡的可靠指标和失效概率。     

基于层次分析法的梯级库群失效概率研究

水利水电建设在许多河流上已形成梯级开发的格局,梯级库群既是国民经济的支柱产业,又是可能给人类社会带来灾难性后果的高风险源。因此,研究梯级库群系统的整体破坏风险显得尤为重要。本文在使用模糊隶属度函数计算单个水库漫顶失效概率的基础上,运用系统工程中层次分析法的相关知识,建立了梯级库群失效的层次分析模型,构造相应的判断矩阵来计算流域中各水库的综合权重,通过对比选用了k/N系统可靠度模型对整个梯级库群进行分析,最终综合计算出含权重因子的梯级库群系统的整体失效概率,与传统k/N系统可靠度模型计算出的梯级库群失效概率相比,本文所得的梯级库群系统失效概率更为合理,可为梯级库群的安全分析及优化设计提供一定的参考。     

梁式渡槽结构的抗裂可靠度分析

基于结构可靠度设计理论和方法,对梁式渡槽纵向抗裂能力及抗裂可靠度进行计算分析,得出了梁式渡槽抗裂可靠度的一般性算法,并结合实际工程加以验证。最后就混凝土强度的变异性及荷载的变异性对抗裂可靠度的影响进行了分析。     

大型渡槽结构随机地震反应与抗震可靠度分析

应用概率密度演化理论,分别研究了大型渡槽结构槽内水位变化以及水体与渡槽相互作用情况下的随机地震反应与抗震可靠度问题。分析结果表明,渡槽结构随机地震反应的概率分布呈现非规则分布,大型渡槽结构的随机地震反应与失效概率随着槽体内水位上升而显著增大。当槽体内水位一定时,考虑水体晃动对渡槽结构的影响,其地震反应却明显偏小,且抗震可靠度大幅提高。     

水工平面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,确定了主梁受弯、受剪和弯剪复合破坏3种主要失效模式的极限状态方程,建立了考虑多失效模式相关的主梁系统可靠度分析的概率故障树模型。采用截尾正态分布主梁可靠度分析中的随机变量（闸门水荷载及主梁的腹板及翼缘的厚度等）。采用自适应重要性抽样方法计算了主梁多失效模式相关的系统可靠度,并与上下限法和层次分析法的结果进行了比较。结果表明,概率故障树模型能够有效地分析主梁多失效模式相关的系统可靠度问题,自适应重要抽样方法能够有效地计算主梁多失效模式相关的系统可靠度。忽略主梁失效模式间的相关性将会低估主梁的系统可靠度水平。主梁的抗力和静水压力的敏感性因子较大,它们对主梁可靠指标有非常明显的影响。建议将主梁系统的目标可靠指标取为：大中型闸门3.0,小型闸门2.0。     

考虑参数空间变异的高风化岩质边坡可靠性分析

为探讨高风化岩质边坡参数的内在变异性,结合一阶可靠性理论(FORM)、改进拉丁超重要立方采样法(LHIS)的数值分析方法,对实际工程中的高风化岩质边坡进行概率稳定性分析。充分考虑高风化岩质边坡的岩石参数的空间变异性对边坡稳定性的影响,利用LHIS模拟计算得到安全系数的概率分布,同时利用FORM确定临界失稳破坏面的概率进行初步的敏感性分析,从而确定模型输入参数对边坡稳定性的影响;利用Spencer极限平衡法求出失稳破坏面的F_s来评价功能函数G(X)的值,并计算可靠性指标。结果表明:考虑岩石参数的空间变异性比传统单一变量更能真实反映高风化岩质边坡的特征;利用LHIS能比传统的抽样方法明显减少模拟次数,提高效率;可靠性理论及概率稳定性分析方法比传统的极限平衡法更适用于评价岩土参数空间变异的高风化岩质边坡的安全性。     

摩擦桩承载稳定性的概率分析方法

海相沉积土层深厚地区的桩基承载力主要是侧摩阻力，侧摩阻力直接决定于桩土间的相对位移。据此提出了按桩顶沉降准则分析摩擦桩承载稳定性的可靠度方法。首先引进接触面单元模拟桩-土的相互作用，采用数值模拟随机响应方法拟合桩顶位移的状态方程，并给出了在确定近似解析解时，近似函数形式的选取原则，函数中待定系数及数值模拟采样点的确定方法及步骤，可靠度指标及失效概率的计算方法。最后，作为工程实例，分析了某建筑物桩基的稳定性。     

土石坝边坡小概率失效计算方法

针对蒙特卡罗随机有限元方法求解土石坝边坡小概率失效问题计算时间过长这一弊端,提出了基于链表筛分法和Kriging代理模型的混合子集模拟法。首先,利用链表筛分法计算初始样本点,并以初始样本点作为Kriging代理模型的训练样本点。然后在子集模拟法的分层模拟中采用Kriging代理模型预测条件样本点的响应值,从而可计算出土石坝边坡失效概率。最后,通过一个土石坝边坡算例来说明本方法相比其他方法所需要的计算时间更少,更适合计算土石坝边坡小概率失效问题。     

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。     

基于正则化频率变化率的排架渡槽支撑体系损伤定位研究

针对目前渡槽的支撑体系易出现的健康状况问题,提出了基于固有频率变化率指纹的渡槽支撑体系损伤定位方法。采用CFD(computational fluid dynamics)方法计算不同水深工况下矩形损伤渡槽-水耦合体的自振频率,并进行正则化分析,得到在不同水深条件下,不同损伤程度的正则化频率变化率变化关系并不受水体影响。根据相似理论,建立排架渡槽的正则化频率变化率指纹库并对排架渡槽支撑体系进行损伤定位。研究结果表明:运用正则化频率变化率指纹法进行渡槽损伤定位是可行的,为渡槽损伤的进一步研究提供了思路。     

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。