不同概率水准下动剪切模量比与阻尼比上、下限的计算

采用试验方法,研究不同概率水平下常规土类动剪切模量比和阻尼比非线性曲线上限和下限变化范围,提出典型剪应变下黏性土和无黏性土动剪切模量比和阻尼比落在不同区间概率大小的计算方法和计算公式.计算方法形成的基本思路为:将试验资料整理成标准结果,利用频数分布图、概率纸法检验图和SAS软件得到典型剪应变下2个参数变异性分布形态,根据不同分布形态采用2种不同方法计算典型剪应变下2个动力参数上、下限概率参考值.分析结果表明:不同剪应变下动剪切模量比和阻尼比上、下限值随概率水准的变化具有规律性,不同剪应变下2个动力参数的上限和下限与其出现的概率之间均满足Boltzmann方程,但方程中参数随剪应变和土类而变化;所有概率水平下不同剪应变的动剪切模量比上、下限区间大小均有明显差异,剪应变在10-4～10-3范围内的动剪切模量比上、下限范围最大;同一概率水平下阻尼比上、下限区间大小随剪应变增大而明显增大.提出的2个动力参数的概率计算公式为土动力学和地震工程可靠性理论研究奠定一定基础,也为工程结构的抗震设计和地震安全的风险评估提供直接的技术支持.     

多滑动面边坡的破坏概率

本文提出的方法,可以计算有多个滑动面边坡的破坏概率和有多个楔形滑体边坡的破坏概率。用n维联合正态分布向量的随机抽样和蒙特卡罗方法模拟边坡的破坏。讨论了不同滑面数和各滑面间随机参数的相关性对边坡破坏概率的影响。     

地下硐室节理岩体区间非概率可靠性分析方法及应用

首先提出采用区间值表示岩体力学参数取值,以反映参数取值的不确定性特征,并根据参数取值特性建立出相应参数的区间值确定方法;其次,综合考虑地下硐室地质条件及其裂隙较多的特点,采用适合于裂隙岩体稳定性分析的块体理论,在研究围岩稳定性进行分析的基础之上建立地下硐室节理岩体的区间非概率可靠性分析模型;然后,运用区间理论与一维优化算法求解非概率可靠性指标,并采用可靠性评价准则对地下硐室岩体稳定性进行综合评价。由于需考虑的裂隙多而导致计算量较大,因此分析方法采用了可实现程序化的矢量分析法,应用数值软件MATLAB编制计算程序。该程序通过输入结构面产状,力学参数等工程数据,依次分析各关键块体,得到滑动方向、区间可靠度等相关信息,从而为地下硐室群的开挖施工提供指导 。     

有限长迹线块体理论及其在围岩块体滑落概率分析中的应用

 关键块体理论假设结构面完全贯通所研究岩体,与实际结构面迹线有限长相矛盾,计算得到的关键块体数量偏多且安全系数偏小。根据块体理论赤平解析法求得关键块体棱长以及实际迹线长度,运用结构面迹长概率分布理论将关键块体概率重新定义为绝对关键块体概率、相对关键块体概率及非关键块体概率。以等长三棱锥为例,研究发现,当迹棱比大于100时,绝对关键块体概率接近1.0,可认为此时结构面迹线贯通岩体;当迹棱比等于1.5时,相对关键块体概率达到0.75;当迹棱比大于7.5时,非关键块体概率接近0。通过对布伦口-公格尔水电站地下洞室某关键块体进行稳定性分析,计算得到该块体安全系数为3.145,基于绝对关键块体概率的修正安全系数为4.591～5.233,增幅可达46.0%～66.4%。     

分析块体稳定性的一种新方法

用分散性指标K表示块体滑动面的分散性,由此分析滑动摩擦圆的出现概率,并表示在结构面赤平投影图上．进而得出块体在规定安全概率下的安全系数．该方法成功应用于块体稳定分析和加固工程中．     

基于区间组合法的边坡稳定非概率模糊可靠性分析方法

根据边坡稳定性影响因素的随机性、模糊性以及岩土材料力学参数取值的区间性特征,采用非对称三角模糊数表示岩土力学参数取值可能性分布,并对试验数据进行区间模糊优化分析。将所得非对称三角模糊数转化成区间数,运用边坡稳定性分析的简化Bishop法与区间组合法建立边坡安全系数区间值及可能滑动面求解方法,避免了区间函数运算的区间扩张问题。将安全系数区间计算函数与给定安全系数值之差作为功能函数,利用非概率模糊可靠性分析方法计算不同截集水平下的模糊可靠性指标,进而得到其可能性分布曲线,并由可能性理论求得边坡失效可能度,从而建立了基于区间组合法的边坡稳定非概率模糊可靠性分析方法。工程算例表明,该方法具有一定的合理性,为边坡工程稳定性评价提供了新的途径。     

硬土场地地震动概率反应谱分析

结构抗震设计一直以统计平均值为设防水准,此方法简单但缺乏概率意义的评估值。本文基于硬土场地内309条新获得的地震动记录,建立周期、区间与概率值三者的三维概率分布图,发现概率值难以集中在区间值为1附近,说明以统计平均值为设防水准得出的地震作用概率水平并不相同,应采用统一的累积概率水准进行抗震设防。为此建立了三维累积概率分布图,得出了不同概率保证下的地震影响系数反应谱,并拟合出8度设防水准下不同概率保证的地震影响系数反应谱回归公式。     

结构可靠度分析的有限单元数值逼近法

结构可靠度分析中失效概率本质上是随机变量失效域的多维积分问题,针对蒙特卡洛法(MCS)处理小概率事件时工作量大、效率低且误差分析困难的不足,将有限单元法应用于该类问题,提出了结构可靠度计算的有限单元数值逼近法。该算法首先对计算结果预设误差限,在此误差限内利用随机分布的概率集中性,将基本变量的概率分布空间分为高概率区间和低概率区间。为提高计算效率,舍弃低概率区间保留高概率区间建立计算域。采用有限单元法将计算域均匀划分为有限个互不重叠的单元,经筛选、累加位于失效域内单元的概率计算近似失效概率。通过增加有限单元法划分精细度实现数值逼近的计算过程,得到满足预设误差范围的失效概率。使用MCS法做对照,验算了三个数值算例,结果表明:新算法在同精度下计算效率显著提高,且具有较强的鲁棒性;可获得计算结果的误差范围。     

非概率可靠性指标的区间计算方法

基于区间模型,探讨了非概率可靠性度量及分析方法,为结构的可靠性计算提供了一种可能的选择,并介绍了区间变量的概念和一般运算规则,然后,根据不同情况给出了计算非概率可靠性指标的5种区间计算方法。     

软土场地概率地震反应谱的研究

目前反应谱都是以平均谱值作为设防水准,无法明确设防水准上的概率水平．选取软土场地上的368条地震记录进行分析,建立了关于周期、变化区间和分布概率的三维分布概率图,发现各条地震反应谱值与平均谱值的比值难以集中在1附近．．说明平均谱值反应谱不能体现统一的设防水准．因此建立了三维的累积概率分布图,求得不同概率保证率下的反应谱．最后还拟合出规定设防水准的反应谱和周期之间的关系表达式．     

压剪应力条件下岩体裂纹扩展概率模型研究

经典Ｗｅｉｂｕｌ统计断裂理论从统计的角度建立了拉剪应力条件下裂纹扩展的统计断裂模型。而岩体工程中的断续节理岩体的裂纹有相当一部分是处于压剪应力作用下,应用经典Ｗｅｉｂｕｌ统计断裂理论建立的裂纹扩展概率模型是不适宜的。本文对断续节理岩体中压剪应力条件下裂纹扩展的随机性从断裂力学角度进行了研究,建立了压剪应力条件下裂纹的断裂力学概率模型,并讨论了节理岩体的失效概率与裂纹几何、力学各参数之间的关系。     

钢筋混凝土框架结构体系可靠度分析

结构体系可靠度是一个40年来尚没有得到很好解决的问题,即使对于理想弹塑性体系,经典的结构体系可靠度分析也往往会遭遇两个难以克服的困难:相关失效与组合爆炸。近年来,基于概率守恒原理的随机事件描述,提出了广义密度演化方程,从而将确定性系统和随机系统分析纳入到统一的理论框架之中。基于这一进展,结合结构非线性全过程分析的位移控制算法,本文推导了结构静力非线性发展过程的概率密度演化方程。采用纤维梁柱单元进行结构非线性分析,研究钢筋混凝土框架结构的体系可靠度,并与Monte Carlo法进行对比分析。研究结果证明了概率密度演化理论对结构体系可靠度分析的适用性。     

考虑多失效模式相关的岩质边坡体系可靠度分析

 岩质边坡稳定的可靠度分析中包含多个相关的失效模式,传统的岩质边坡体系可靠度分析方法不能有效地考虑多失效模式相关的体系可靠度问题。为此,提出考虑多失效模式相关的岩质边坡平面滑动的体系可靠度分析方法。建立考虑多失效模式相关的岩质边坡平面滑动体系可靠度分析的概率故障树模型。采用b分布描述岩质边坡稳定分析中张裂缝的位置、岩体的黏聚力和内摩擦角。张裂缝中充水深度用截尾指数分布来描述。采用自适应重要抽样方法计算岩质边坡平面滑动的体系可靠度,并进行随机变量分布参数的敏感性分析。算例结果表明,概率故障树模型能够有效地分析岩质边坡多失效模式相关的体系可靠度问题,如果不考虑失效模式间的相关性对边坡体系可靠度的影响,岩质边坡的体系可靠度将会被低估。岩质边坡2个块体之间不发生相互作用的可能性明显地比2个块体之间发生相互作用的可能性要高。建议在进行岩质边坡体系可靠度分析时将张裂缝中充水深度系数取为区间[0.0,1.0]内的截尾指数分布。此外,变量的均值敏感性因子和标准差敏感性因子都表明,张裂缝中充水深度和张裂缝位置对边坡的体系可靠度影响最大,因此设置良好的边坡排水系统以及进行详细的地质勘测工作是提高边坡稳定性的有效措施。变量的均值和标准差敏感性因子之间是高度相关的,它们都可以用来识别最敏感的随机变量。     

基于断裂理论的FRHPC破坏概率模型

为定量描述纤维增强高性能混凝土(FRHPC)的破坏过程及机理,运用断裂力学理论并引入孔隙分形维数,在测试了25组不同水胶比、不同养护制度试件的抗压强度、孔结构参数的基础上,建立了FRHPC的破坏概率模型.该模型不仅考虑了孔隙分形维数对基体裂缝复杂程度的影响,还考虑了纤维增强系数对基体失效概率的影响.模型回归分析结果表明:根据该模型计算的FRHPC破坏概率与破坏概率试验值有较高相关性,为定量表征FRHPC的破坏过程及机理分析提供了一种全新的视角和思路,也从侧面验证了模型的科学性与实用性.     

基于虚拟激励法的框架结构抗震设计方法研究

运用随机振动的虚拟激励法的基本理论,研究了RC框架结构在地震作用下弹性阶段从完好到破坏的反应过程,提出了其各个衡量指标在概率条件下的均值和方差,推导了结构方差的一般计算公式并进行数值分析,从而确定结构在弹性阶段的失效概率,以一座三层框架结构为例进行了说明。     

Statistical analysis of online strain response and its application in fatigue assessment of a long-span steel bridge

This paper covers reliability assessment of the fatigue life of a bridge-deck section based on the statistical analysis of the strain–time histories measured by the structural health monitoring system permanently installed on the long-span steel bridge under study. Through statistical analysis of online strain responses in the frequency domain using multiple linear regression, a representative block of daily cycles of strain history is obtained. It is further assumed that all cycles of online strain response during bridge service are repetitions of the representative block. The rain-flow counting method is then used to determine the stress spectrum of the representative block of daily cycles. The primary assessment of fatigue life at a given value of failure probability is undertaken for the sample component in a bridge-deck section by using the classification of details for welded bridge components and the associated statistical fatigue model provided by the British Standard BS5400. In order to evaluate bridge fatigue at any value of failure probability, a modified probability model is proposed based on BS5400. The fatigue life of the considered component in the bridge-deck section is then evaluated for some other values of probability of failure which are not included in BS5400 by use of the modified probability model. The analytical results show that the modified model is practical for reliable evaluation of the service life of existing bridges under random traffic loading.     

重力式挡土墙稳定性的结构体系可靠度分析

重力式挡土墙结构最主要的失稳模式是倾覆失稳和滑移失稳。为了计算重力式挡土墙稳定性的结构体系失效概率,首先分别建立重力式挡土墙结构抗倾覆稳定性和抗滑移稳定性的功能函数,然后引入结构可靠度分析一次二阶矩法中的验算点法(JC法)分别对两种失效模式进行计算,得出两个相应的可靠度指标。将两种失稳模式视为串联系统,由逐步等效平面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该挡土墙稳定性的结构体系失效概率。根据上述方法,利用MATLAB程序计算了某挡土墙,得出了结构体系可靠度指标和结构体系失效概率。     

基于ABAQUS二次开发的岩石力学试验数值仿真系统

岩石力学试验是研究岩石力学特性,获取力学参数的重要途径。为研究不同荷载作用下不同尺寸试块的破坏过程,利用Python语言对ABAQUS软件进行二次开发,建立岩石力学试验过程的参数化数值模拟仿真系统。将考虑剪切效应的Drucker-Prager破坏准则编入vusdfld子程序中,引入失效单元删除算法研究荷载作用下岩石试块变形破坏过程,实现了岩石力学试验过程的数值仿真。以花岗岩试块三轴压缩试验为例,验证了仿真系统的有效性。该系统可根据用户需要与实验室加载平台进行数据匹配,极大提高了建模和分析效率,同时丰富了力学试验内容。