预应力锚杆复合土钉支护稳定可靠度分析

针对预应力锚杆复合土钉支护结构的稳定可靠性分析问题,以极限平衡理论为基础,建立了基坑稳定性分析安全系数求解公式和可靠性分析功能函数。以土体力学参数为作为随机变量,应用 Monte Carlo重要抽样法计算了基坑稳定性可靠度指标和失效概率,通过工程实例进行了分析。分析表明：该稳定性计算公式计算的安全系数符合工程要求并且通过可靠性分析,因而使用该方法对复合土钉支护结构稳定性计算是有效的;基坑可靠性分析中,可靠度指标β和失效概率 Pf受土体黏聚力、内摩擦角与摩阻力的变异系数的影响较大,前者随变异系数的增大而减小,后者随变异系数的增大而增大;对于土体力学参数分布选型参数 c 采用对数分布,φ、qsik采用正态分布对可靠度计算分析比较合理。     

考虑相关性的地下管网系统抗震可靠度分析方法

城市供水、供气、供热等地下管网是重要的生命线工程系统,由于管网中不同管线的结构属性、场地环境、地震动荷载等参数的相关性,管线结构抗震失效事件存在相关性。文章建立相关失效管网系统抗震可靠度问题的解析模型,给出随机变量相关系数在管线可靠度至管网系统可靠度的传递关系。利用基于Nataf变换和正交变换的一次二阶矩法,建立含相关随机变量的管线结构抗震可靠度解析模型;基于结构体系可靠度理论,求解管线结构失效相关系数;采用网络可靠度算法,计算相关失效管网系统节点连通可靠度。同时,给出基于相关随机变量抽样的Monte Carlo随机模拟解法。算例分析结果表明,在管段结构功能函数起控制作用的随机变量的强相关性,对管网系统可靠度影响较大;与传统的管线失效独立假定相比,管线失效事件的强相关性可使并联管网系统可靠度减小15%以上;管网系统拓扑结构的并联冗余性越高,管线失效相关性对系统可靠度的影响越大。     

火灾后混凝土构件可靠度分析的蒙特卡罗法

根据可靠性理论,编制了基于Matlab软件的Monte Carlo计算程序,直接产生服从各相应概率分布函数的随机变量数组,从而使编程过程大为简化,解决了Monte Carlo直接抽样困难的难题.通过试验资料总结,得到随机变量的统计参数,建立了火灾后混凝土构件的可靠度、剩余使用寿命与最高受火温度之间的关系.     

微型桩+土钉支护基坑稳定可靠性分析

基于Fellenius条分法,构建了微型桩+土钉支护基坑边坡内部失稳的失效函数,推导了失效函数对随机变量c、φ、τ的偏导数;然后利用几何参数控制法建立了最危险破坏面的计算模型,实现了最危险破坏面的优化搜索;最后应用可靠性理论计算了微型桩+土钉支护基坑边坡内部稳定性分析的可靠度,并分析了土体内摩擦角、黏聚力及土钉注浆体与土体间粘结强度的变异性对基坑内部稳定可靠性指标的影响。     

基于Spreadsheet法的盾构衬砌截面可靠度分析

采用Spreadsheet法这一可靠度计算方法计算盾构衬砌截面可靠度,该方法可避免相关变量的独立变换以及极限状态方程对基本变量求偏导这两个问题。承载能力极限状态下,建立衬砌截面的正截面偏心受压破坏和斜截面受剪破坏失效模式下的功能函数,采用Spreadsheet法计算相应的可靠度指标,并计算这两种失效模式串联导致衬砌截面破坏的失效概率。正常使用极限状态下,建立截面开裂、纵缝张开和直径收敛失效模式下的功能函数,采用Spreadsheet法计算相应的可靠度指标。同时,采用Monte Carlo法计算不同失效模式下部分截面的可靠度指标,并与Spreadsheet法的相应计算结果进行比较。结果表明,Spreadsheet法与Monte Carlo法计算的可靠度指标误差最大不超过4%,但是Spreadsheet法节省了大量的计算时间。因此,采用本文建立的承载能力极限状态和正常使用极限状态功能函数,并采用Spreadsheet法求解可靠度指标,提供了一种分析盾构隧道衬砌截面可靠度快速、准确、便捷的方法。     

嵌岩桩竖向承载力的可靠度分析

运用一次二阶矩和Monte Carlo法对嵌岩桩竖向承载力进行了可靠性分析研究。通过一个具体算例分析了分布函数的类型、变量相关性对可靠度指标的影响 ,并分别讨论了可靠度指标与变异系数、嵌岩深度、桩径、活恒载效应比以及安全系数的关系 ,得到一些有益的结论     

广州科学城岩质边坡稳定性可靠度分析

边坡稳定性问题是边坡工程最关键的问题,如何研究其稳定性也是岩土工程的重点研究课题。把Monte Carlo法引入边坡稳定性分析和评价中,借助传统的极限平衡理论,建立边坡稳定性分析的极限状态函数。运算过程中采用伪随机数的方法生成服从正态分布的抗剪强度参数随机变量,进而求出边坡安全系数、安全系数的可靠度指标和失效概率。与传统的极限平衡方法相比,可靠性分析可以直观地反映边坡稳定的可靠程度及其失效概率,能为边坡工程支护设计提供更为可靠的参数,同时也能为生产提供指导作用。因此,可靠度分析方法是边坡稳定性评价的有效方法,具有广泛的应用前景。     

基于Copula函数的抗剪强度参数间相关性模拟及边坡可靠度分析

为了研究表征抗剪强度参数间相关性的Copula函数对边坡可靠度的影响规律,简要介绍了Copula函数的基本定义,收集了水利水电工程中4组岩基抗剪强度参数试验数据,采用AIC准则识别出表征抗剪强度参数间相关结构最优的Copula函数。提出了无限边坡失效概率计算的直接积分方法,以无限边坡可靠度问题为例系统地研究了Copula函数的类型对边坡可靠度的影响规律。结果表明：表征抗剪强度参数间相关性的Copula函数类型对边坡可靠度具有重要的影响,不同Copula函数计算的边坡失效概率具有明显的差别,这种差别随边坡安全系数的增加（或失效概率的减小）而增加、随抗剪强度参数间负相关性的增强而增大、随变异系数的减小而增大。常用的Gaussian Copula函数并不是表征抗剪强度参数间相关结构最优的Copula函数,Gaussian Copula函数构造抗剪强度参数的联合概率分布函数将会明显低估边坡的失效概率,不能为了计算简便而盲目采用Gaussian Copula函数表征抗剪强度参数间相关性。     

基于LS—SVM建筑施工模板结构可靠度响应面的研究

针对实际建筑施工中常见的功能函数不能显式表达的可靠性分析,提出了基于LS—SVM的结构可靠度响应面分析方法。LS—SVM具有高度非线性的映射能力,并可用以逼近结构响应量与随机变量的映射关系。结合Monte—Carlo原理,可直接应用现有的有限元分析程序,对大型结构进行可靠性分析。     

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JC法的多支撑桩墙支护基坑变形可靠性分析

基坑围护结构的设计与评价方法一般采用安全系数法,但该方法不能考虑参数随机性和变异性,而可靠性分析方法可以充分考虑基坑支护体系参数的随机性和变异性,能更为客观地反映基坑的安全性。本文针对多支撑桩墙支护深基坑,建立了关于多支撑桩墙支护深基坑的变形计算模型,在该模型的基础上,应用JC法分析基坑的变形可靠性,并对某工程实例现场实测数据与可靠性分析结果对比分析。通过对比分析得出,可靠性分析能大体反应围护结构可能存在风险的区域及其失效概率,是一种有效的基坑设计和评价的手段。     

基于截尾概率分布的基坑突涌模糊可靠度分析

岩土工程可靠度分析中,计算参数具有随机性,稳定性评价具有模糊性。传统的Monte Carlo模拟方法计算可靠度时,往往假定参数概率分布在正负无穷之间分布,与真实情况不符,而且其计算效率也往往较低。规范推荐的基坑突涌验算公式,计算结果往往偏于保守。引入截尾概率分布的确定方法,对参数概率分布进行截尾处理;提出拉丁超立方抽样与最大熵原理结合来确定结构响应概率分布的方法,并将其与模糊可靠度原理结合,构建了基于抽样模拟的模糊可靠度计算模型;推荐了考虑土体抗剪强度的突涌验算公式。将所提方法应用于某深基坑工程突涌分析中,其结果表明,基于截尾分布的抽样可以有效避免参数抽样值为负数的情况,所提计算模型效率明显优于传统的Monte Carlo模拟方法,模糊可靠度的计算结果比经典可靠度更符合工程实际情况。     

人工神经网络在嵌岩支护结构可靠度分析中的应用

针对一般地下施工结构可靠度理论方法的不足,提出人工神经网络结合重要性抽样的Monte Carlo可靠度分析方法,并应用于一特大超深基坑的嵌岩支护结构。分析过程与结果表明,所提的可靠度分析方法高效、准确、实用。     

A probabilistic framework based on statistical learning theory for structural reliability analysis of transmission line systems

This paper describes a novel application of statistical learning theory to structural reliability analysis of transmission lines considering the uncertainties of climatic variables such as, wind speed, ice thickness and wind angle, and of the resistance of structural elements. The problem of reliability analysis of complex structural systems with implicit limit state functions is addressed by statistical model selection, where the goal is to select a surrogate model of the finite element solver that provides the value of the performance function for each conductor, insulator or tower element. After determining the performance function for each structural element, Monte Carlo simulation is used to calculate their failure probabilities. The failure probabilities of towers and the entire line are then estimated from the failure probabilities of their elements/components considering the correlation between failure events. In order to quantify the relative importance of line components and provide the engineers with a practical decision tool, the paper presents the calculation of two types of component importance measures. The presented methodology can be used to achieve optimised design, and to assess upgrading strategies to increase the line capacity.     

高承压水地层开挖基坑底板隆起稳定性分析

在分析高承压水地层基坑开挖时基坑底板破坏机理的基础上,利用塑性极限分析中的塑性铰线法提出了一种计算抗承压水基坑底板临界厚度的方法,其优点是能综合考虑基坑底板的几何尺寸、底板土层的破坏强度及破坏形式等因素对底板稳定性的影响。在7个工程实例的计算中,该法与传统基坑底板稳定性分析方法以及数值模拟方法进行了比较,结果表明本文方法明显优于传统的稳定性分析方法,能较真实地反映基坑底板抗隆起的稳定性。     

基于贝叶斯理论和蒙特卡洛模拟的桩基可靠度分析

介绍了一种基于贝叶斯理论和蒙特卡洛模拟的桩基可靠度分析设计方法。结合欧洲岩土设计规范Eurocode7设计过的一个桩基实例,进行了可靠度分析设计与结果比较,所得设计结果与Eurocode7结果是一致的。该方法给设计者提供了足够的主动性和灵活性,去调整目标失效概率或建立适当的假设或简化,且不需要增加任何附加工作量。最后阐述了土的有效内摩擦角φ和可变荷载Q的不确定性对可靠度设计的影响。     

Reliability analysis of ground–support interaction in circular tunnels using the response surface method

The first-order and the second-order reliability method (FORM/SORM) are used to evaluate the failure probability of three performance functions of the ground–support interaction in circular tunnels subjected to hydrostatic stresses. The response surface method (RSM) is used to enable reliability analysis of the implicit convergence-confinement method. The friction angle, cohesion and elastic modulus of the rock mass are considered as basic random variables and are first assumed to obey normal distributions. The quadratic polynomial with cross terms is employed as response surface function to approximate the limit state surface (LSS) at the design point. The strategies for the RSM are presented. The failure probability with respect to different criteria are obtained from FORM/SORM and compared to those generated from Monte Carlo simulations. The results show that the support installation position has great influence on the probability of the three failure modes under consideration. Comparison between analysis using correlated and uncorrelated friction angle and cohesion indicates that the influence of the correlation on the reliability analysis depends on the support installation position and the orientation of the LSS. The reliability analysis involving correlated non-normal distributions and the reliability-based design of the support are also investigated.