楔形体边坡的系统可靠度分析

楔形体边坡工程中存在着材料及几何参数的不确定性,而且具有多种失稳模式,需要进行楔形边坡的系统可靠度分析。视楔形体边坡为4个失稳模式组成的串联系统,再将每个失稳模式视为由3个元件组成的并联子系统,由系统可靠度分析的条件余量法及界限法进行了楔形体边坡稳定的可靠度分析。在进行并联子系统的可靠度分析时,提出了对非线性功能函数进行线性化的改进方法。计算表明：将楔形体边坡视为串并联系统进行可靠度分析是可行的;本文的线性化方法能够较准确地模拟原失效域,具有较高的计算精度;可靠度分析与定值法分析得到的边坡最可能失稳模式不一致;进行边坡的设计及治理时应进行边坡的可靠度分析。     

地震作用下碾压混凝土重力坝的可靠度分析

受基岩和坝体材料参数不确定性及地震随机性的影响,复杂地基上高碾压混凝土重力坝在强震作用下的动力响应具有较大的不确定性,坝体在地震下的失效概率和体系可靠度的分析成为难点.考虑混凝土材料、岩体材料和地震动的变异性,采用响应面法得到模拟重力坝极限状态方程的二次多项式,利用可靠度的有限步长法计算体系的可靠度.结合适应谱Push-over方法,改进拟静力法中重力坝地震惯性力动态分布系数的计算方法,将其用于重力坝动力可靠度计算.通过对强震区碾压混凝土重力坝的极限承载能力以及地震作用下可能失效路径对基本功能目标影响分析,研究不同失效路径下重力坝体系的可靠度影响因素,分析对应于坝体失效、地基失效、层面稳定以及闸门启闭的每种失效模式的失效概率和重力坝的体系可靠度,并用系统可靠度理论研究地震动对整个碾压混凝土重力坝体系的失效概率及可靠度影响.研究结果表明,不同的失效路径与各功能目标相联系,重力坝的可靠度需要综合考虑各失效路径的影响;地震作用下结构体系的可靠度受几种失效路径共同决定.     

岩土工程可靠性分析方法及应用发展现状

可靠性分析已经比较成熟地应用于工程结构设计当中,由于岩土工程自身的特点,岩土工程可靠性分析的应用发展较为缓慢。文章简单介绍了可靠度设计标准、失效概率、可靠指标以及可靠指标的计算方法,分析了岩土工程存在的不确定性特点,并指出我国岩土工程可靠性分析的发展现状和存在的问题。     

应用σ准则法识别结构系统的主要失效模式

结构的主要失效模式是计算结构系统可靠度的第一步.本文提出"准则法"来识别结构系统的主要失效模式,首先用Moses的利用率比作为判断准则的工程准则法来确定最严重元和次严重元,与最严重元对应的失效模式可采用优化准则法方便地找出,然后用准则寻找与次严重元对应的主要失效模式,此方法不易漏掉主要失效模式,且计算量小.     

水平承载桩概率—模糊可靠度分析

本文采用概率随机可靠度计算的验算点法结合模糊随机可靠度计算的验算点对水平承载单桩作可靠度分析，主要讨论了桩基强度失效模式和桩顶水平位移超过容许值的挠曲失效模式，以及讨论桩枯嵌固和桩顶铰接两种边界条件。结合钢筋砼预制桩的工程实例，给出了数值计算结果。同时，对有关随机变量作参数分析，讨论了其变异性对桩基可靠度的影响。     

基于n维等效方法的岩质边坡楔体稳定体系可靠度分析

 提出岩质边坡楔体稳定体系可靠度分析的n维等效方法,建立考虑多失效模式相关的楔体稳定体系可靠度分析的概率故障树模型。采用四参数b 分布来描述可靠度分析中基本随机变量的分布。最后采用n维等效方法计算楔体稳定体系可靠度,并着重分析随机变量敏感性分析的3个层次及不同层次上的可靠度对基本随机变量的敏感性。结果表明,n维等效方法计算的楔体体系失效概率均在Cornell简单上下限法的范围内,它能够有效地评价楔体体系可靠度。概率故障树模型能够清晰直观地模拟多失效模式相关的楔体体系可靠度问题,忽略失效模式间的相关性将会明显高估楔体体系失效概率。此外,黏聚力和内摩擦角之间的负相关性对边坡的可靠度具有有利的影响。随机变量敏感性分为单一极限状态方程、单一失效模式以及体系可靠度3个不同的层次,在研究随机变量敏感性时必须明确相应的分析层次。水压力和结构面产状的敏感因子较大,因此布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楔体可靠度有效的方法。研究成果为边坡风险分析奠定了一定的基础。     

书评：《基础设计中的模型误差》

正岩土工程的设计、施工和运维中存在大量的不确定性。为系统考虑上述不确定性的影响,推动岩土规范与基于可靠度理论的结构规范协调,北美、欧洲、日本以及中国均在研究基于可靠度理论的岩土工程设计方法。由于岩土问题的复杂性,大多数岩土模型只是对真实岩土系统的一个近似,模型误差不可避免。如何量化模型误差是建立基于可靠度理论的岩土工程设计方法的关键,也是这一领域的研究热点和难点问题。     

随机钢结构的相关性与敏感性研究

参数敏感性和失效相关性对于钢结构可靠度设计、优化和评定等具有重要的价值。本文以一简单函数为例来验证相关性和敏感性计算的正确性与高效性,紧接着以1个11-弦杆的桁架结构为例,重点研究了此种结构的参数敏感性和失效相关性,分析了变形能力极限状态下可靠度的重要性量度,将α、γ、δ和η作为4种重要性量度,分别研究了各随机变量对极限状态方程的敏感性和失效概率对随机变量均值和标准差的敏感性,并研究了基于变形能力的失效模式之间的相关性;将Polak-He和SQP算法引入到了桁架结构的可靠度与敏感性计算当中。主要得出如下结论:在此类桁架结构的可靠度计算中,节点坐标的变异性的影响不容忽略,有时甚至影响很大;4种重要性量度的变化趋势大体一致;SQP法和经过合适选取缩放系数的Polak-He法具有很高的验算点搜索效率。     

基于变形控制标准的高土石坝地震可靠度分析

基于可靠度分析的设计方法是科学定量地研究和保证岩土工程安全性的重要手段之一。通过定量考察土石坝工程中的不确定性因素,综合评估地震失效概率,可为高土石坝抗震设计和风险评估提供参考。以坝顶震陷率作为地震安全控制指标,提出了同时考虑地震和筑坝料参数不确定性的高土石坝地震可靠度分析方法。首先,采用地震烈度作为地震危险性的宏观衡量尺度,通过引入地震烈度概率模型,将基于概率烈度的地震动峰值作为地震强度因子,调整规范谱人工地震波的幅值进行动力有限元计算。然后,采用适用于处理小样本和非线性问题的高斯过程响应面法,建立筑坝料参数与坝顶震陷率之间的非线性映射关系,结合蒙特卡罗法计算高土石坝地震失效概率。最后,以紫坪铺面板堆石坝为例,应用该方法考察了设计基准期内的地震失效概率。     

基于WUS概率密度权重法的边坡稳定系统可靠度分析

复杂边坡工程中由于边坡土体分层或土体参数的不确定性等因素,边坡失稳往往会发生在多个潜在失稳滑面,因此,采用单一临界确定性滑面或临界概率滑面对边坡系统可靠度进行分析会极大低估其失效概率。运用WUS(WeightedUniformSimulation)方法对边坡系统可靠度进行了概率分析,运用4个多层边坡算例演示WUS对于边坡系统可靠度分析的良好适用性。分析结果表明,该方法对高维、隐式极限状态方程下的多层土边坡问题分析精度较高的同时,可极大减少边坡模型计算样本数,例如,对于边坡可靠度分析MCS通常需要104以上的样本量,而WUS仅需500组左右即可满足精度要求。通过对原始WUS算法的修正,在样本量足够的情况下,修正WUS法能更加高效计算得到复杂边坡系统失效概率,并且可以自动摒弃冗余失效模式而得到较为准确的多失效模式所对应的多组可靠度参数设计点,即MPP(Most Probable Failure Point),进而高效识别出多层土复杂边坡的代表性滑动面,为边坡安全及失稳灾害防治提供重要的参考价值。     

桥梁结构可靠性研究内容及分析方法

在阐述了桥梁结构可靠性及可靠度的概念和研究桥梁可靠性的内容的基础上,较为详细的叙述了桥梁结构构件及系统可靠性的计算方法,并作了简要分析,以便提高桥梁结构可靠度分析的准确性。     

基于非侵入式随机有限元法的地下洞室可靠度分析

提出了地下洞室变形可靠度分析的非侵入式随机有限元法。介绍了随机多项式展开的基本原理,采用 GEOSLOPE 的 SIGMA/W 模块进行确定性有限元分析。提出了随机多项式展开与 SIGMA/W 模块接口方法及其流程图,从而实现了确定性有限元分析和随机分析一体化。最后研究了非侵入式随机有限元法在地下洞室变形可靠度分析中的应用。结果表明：非侵入式随机有限元法使得随机分析与确定性有限元分析互不耦合,其计算效率是传统的蒙特卡罗模拟方法无可比拟的,它是地下洞室变形可靠度问题分析一种有效的方法。采用二次衬砌支护是提高地下洞室可靠度有效的方法。此外,岩体变形模量的变异性对地下洞室变形可靠度有非常明显的影响,而岩体重度的变异性对可靠度基本上没有影响。因此,在地质勘查中要尽可能准确地确定岩体的变形模量,从而有效地提高地下洞室变形可靠度。     

基于系统可靠度的地下管网抗震设计

地下管网是生命线工程的重要组成部分.文章以地下管网整体有限元分析模型、基于物理机制的随机地震动场和概率密度演化方法为基础,发展地下管网的系统可靠度分析方法和基于可靠度的抗震设计方法.应用该方法,可以得到管网地震反应的概率密度函数和系统可靠度,进而以典型地下管网为例,具体说明这一设计方法.文中方法的创新性:①该方法针对的...     

基于模糊可靠度的RC框架结构在地震作用下最可能失效构件的识别

计算结构体系可靠度的基础是对构件可靠度的计算,通过引入构件失效准则的模糊性,将构件失效作为模糊随机事件进行研究,通过计算得到构件在地震作用下的模糊随机可靠度,进而对RC框架结构在地震作用下最可能失效构件进行识别。结果表明：引入失效准则模糊性后,计算出的模糊随机可靠度指标要小于不考虑模糊性的常规可靠度指标,失效概率增大|选择不同的隶属函数分布形式和模糊区间对于模糊随机可靠度的计算均有一定的影响,所以在进行实际工程可靠度计算时,应根据实际情况选择合适的隶属函数和模糊区间。     

结构可靠性对随机参数的敏感性研究

针对现有结构可靠度对随机变量敏感度计算方法的不足,提出一种新的实用敏感度计算方法。定义了敏感度的无量纲指标,通过该指标可以比较不同随机参数敏感度的大小。将该方法应用到结构抗力随时间劣变和假定抗力不变两种情况下的敏感性分析中。以一混凝土轴压短柱为例,进行结构可靠度对随机参数的敏感性分析,结果表明该方法可以求出各随机参数对可靠度的影响程度。通过理论推导和实例计算证明该方法合理可行。本文的研究对结构的设计、施工和检测具有较大的理论和实践意义。     

公路支挡结构稳定性的可靠度分析

在可靠度分析中心点法的基础上,提出基于误差传递理论可靠度计算的一种近似方法,并通过与常用的可靠度分析方法计算结果进行比较分析,验证了该方法的工程实用性和可靠性。计算结果说明,本方法能够为工程设计和管理决策提供快速和科学的参考依据。     

极限平衡模式下的边坡稳定概率 小样本最优拟合算法

 以滑动面可以是任意形状的简布模式为例,分析极限平衡理论下边坡稳定性系数计算的复杂过程和其最终表达式的非线性特征,指出该非线性特征在可靠度分析中造成的障碍。为此,提出以基于结构风险理论的小样本统计学习方法为工具,把低维空间的高度非线性问题转化为高维空间的简单线性问题的解决方法。结合简布模式下的边坡稳定可靠性分析过程,研究推导过渡函数表达式、验算点逐步逼近的迭代方法及可靠度计算等关键步骤,形成基于小样本学习理论的边坡可靠度分析新方法。采用该方法分析发育贯通软弱面的2个边坡工程的稳定可靠性。对比得出,在计算代价上新方法为精确方法的0.6%左右,计算结果绝对差值最大为0.195%,相对差值为1.25%。     

一种边坡稳定分析的新方法

结合有限单元法和极限平衡法,提出了一种边坡稳定计算的新方法,介绍了该方法的基本理论和公式推导。与边坡稳定经典计算方法的不同在于,不需要对条间力等条件进行人为简化和假定,且严格满足所有的平衡条件。数值算例分析表明了该方法的正确性和有效性,适用范围广,且计算公式相对简单,易于编程,收敛速度快。     

单层工业厂房上部承重结构体系可靠度计算方法

针对现行《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144—2008)仅能评定工业厂房的可靠性等级,无法计算其结构体系具体可靠指标的局限性,以既有单层工业厂房上部承重结构体系为研究对象,结合层次分析法的理论研究成果,确定了上部承重结构体系可靠指标的分级标准; 针对同类构件在安全性等级不同情况下结构体系承载功能的影响程度也存在差异的问题,提出构件等级权重比这一概念,并依据GB 50144—2008分别确定了不同安全性等级的重要构件和次要构件对应的权重系数; 最终提出了根据构件的类型、位置和安全性等级确定构件的权重系数,并结合构件可靠指标计算了单层工业厂房上部承重结构体系承载功能的可靠指标。将所提方法评定的结果与GB 50144—2008及灰色聚类分析评定的结果分别进行对比验证。结果表明:所提方法计算简单,能用具体的可靠指标反映结构承载工程的可靠性状态,可以满足工程应用的需要。     

Reliability sensitivity method by line sampling

Reliability sensitivity refers to the derivative of the failure probability with respect to the distribution parameter of basic random variable. Conventionally, this requires repetitive evaluations of the failure probability for different distribution parameters, which is a direct but computationally expensive task. An efficient simulation algorithm is presented to perform reliability sensitivity analysis using the line sampling technique, which gives a good failure probability evaluation for high-dimensional problems and still presents a comparative one for low-dimensional problems. On the basis of the line sampling procedure for failure probability analysis, the concept and implementation are presented for reliability sensitivity. It is shown that the desired information about reliability sensitivity can be obtained by a very limited increase of computation effort based on the failure probability analysis by the line sampling technique. The presented reliability sensitivity algorithm is more efficient than the one based on the direct Monte Carlo technique, especially for cases where the failure probability is low and the number of random variables is large, which is illustrated by several examples. Additionally, limitations of the line sampling based reliability sensitivity method are demonstrated by a numerical example as well.