可靠度理论在水工结构设计中的应用

文章论述了传统的安全系数设计法的不可克服的缺点,严重地阻碍水工结构设计的进一步合理化。从而论证按可靠度理论改革水工结构设计方法的必要性,说明了按可靠度理论改善水工结构设计方法的可行性。同时还对水工结构可靠度分析中各种参数的取值提供了建议。     

水工抗震设计规范和可靠性设计

在采用传统的安全系数法或可靠性设计法的问题上,目前在水利和水电部门间存在不同意见。由此给设计人员带来了一定的困惑和不便。本文概述了水工建筑物向可靠度设计方法发展的趋势及其在相当程度上仍依赖工程经验的水工建筑物应用中存在的问题。认为:潘家铮院士提出的"积极慎重,转轨套改"是解决矛盾的指导思想。可采用在以分项系数表征的极限方程中引入能反映非随机性不确定性的结构系数。迄今,在水工结构设计中,对目标可靠度的确定等问题尚有待深入研究,作用和材料性能的分项系数主要根据其自身变异特性,依托专家的工程经验确定。在给定的作用和材料性能的分项系数情况下,由与现行的安全系数套改确定结构系数。简介了经水利部和电力工业部共同颁布的现行《水工建筑物抗震设计规范》在修编中的转轨套改,并期盼这种处理方式能继续为两个部门所保持。     

我国闸门结构可靠度分析的现状

从荷载和抗力的统计分析、可靠度计算、闸门设计规范的校准、可靠度设计表达式和分项系数的确定等方面,对可靠度理论在我国闸门结构设计中的应用进行了较为系统的总结和讨论。针对我国闸门结构可靠度分析中存在的问题,提出相应的解决方法。论述了闸门设计规范采用可靠度理论的必要性和可行性,认为我国水利水电工程领域最终会全面应用可靠度理论,将闸门的设计规范修改成按可靠度理论设计宜早不宜晚。     

百色水利枢纽大坝抗震安全评价

采用多种离散模型及分析计算方法,对百色水利枢纽拦河大坝进行结构动力分析,按现行水工抗震替代及其于随机变量动力可靠度理论修编的水工抗振规范,评估了大坝在设计地震作用下的抗震强度安全和抗滑动力稳定性,并提出了进一步提高大坝实际抗震能力的建议。     

《水工混凝土结构设计规范》中结构设计原则介绍

《水工混凝土结构设计规范》（送审稿）采用以概率理论为基础的极限状态设计法，用分项系数的设计表达式进行设计，与现行的《水工钢筋混凝土结构设计规范（SDJ20－78）相比，能更确切地反映结构的实际可靠度。本文在采用规范所作的试设计基础上，较系统地介绍了其结构设计原则和应注意的问题。     

基于可靠度理论的水工结构设计方法

基于水工结构可靠性设计标准,对目前水工结构可靠度的“作用效应-结构抗力”分析计算模型进行分析;通过对坝基面抗滑稳定及混凝土重力坝材料强度极限状态分析,发现采用以概率理论为基础的极限状态设计方法更为简便.将可靠度理论应用于水工结构稳定性计算;依据水工设计规范对可靠度方法中系数取值进行分析,将复杂计算方法简单化.对水工结构中概率极限状态设计法提出建议.     

水工钢闸门可靠度分析研究进展

 由于各种不确定性因素的影响,采用可靠度理论进 行水工钢闸门的安全性评估和寿命预测是十分有必要的。为此,从水工钢闸门设计规范修编 和钢闸门安全度评估及寿命预测两方面阐述了水工钢闸门可靠度研究的意义。根据钢闸门可 靠度分析的特点提出了水工钢闸门可靠度分析的流程图,并分别从钢闸门的安全性(荷载的 统计参数、抗力的统计参数、钢闸门可靠度校准及分项系数的确定、钢闸门动力可靠度分析 )、适用性和耐久性(现役钢闸门可靠度评估、现役钢闸门寿命预测、现役钢闸门疲劳可靠度 分析)等方面,详细地评述了国内外水工钢闸门可靠度研究的主要成果和进展。最后讨论了钢闸门可靠度研究要解决的主要问题和今后的研究方向。     

水工结构可靠度设计方法

由于目前水工结构日渐复杂,人们认识事物角度不断发生变化,传统水工结构设计与水工结构可靠度设计发展的需要不相适应。水工结构可靠度设计方法正转变为概率设计方法。笔者结合自身的工作实际和有关论著,对水工结构可靠度设计方法、方法的应用推广等进行分析。     

基于可靠性理论应用的水工结构设计研究

对水工结构设计中概率可靠度模型的局限性问题,提出了不确定性信息要求较低时的非概率可靠度理论,并以实例验证了该方法的实用性与可靠性,从而完善了目前可靠度理论分析方法。结果表明:该计算方法具有较强的实用性,可将复杂问题简单化并且能够符合理论规律,研究成果可为水工结构设计提供一定决策依据,为概率极限状态的判别提供理论支持。     

论水工建筑物的可靠性设计

主要由于替代惯用的单一安全系数法的分项系数极限状态方法被混同于可靠度分析法,至今特别在水工结构设计业界对其应用都存有争议。单一安全系数法包含了非随机性的工程经验因素和各类随机的不确定性,但不能区别各类随机不确定性的程度。可靠度分析法可以对各类不同程度的随机不确定性综合评价其失效概率,但不能计入目前对水工结构仍相当重要的工程经验因素。本文对若干导致争议的概念上的混淆作了澄清。在分项系数极限状态方法中各分项系数不仅可以区别各类随机不确定性的不同程度,且引入了表征工程经验的结构系数γd。因而显然要比单一安全系数法更为合理。目前为保持规范的连续性,各分项系数的取值总体上仍需和传统的安全系数相适应,因而实质上为多安全系数法,在安全水平的设置上与单一安全系数法并无本质差异。但它完全不同于可靠度设计方法,因为各分项系数独立确定,与目标可靠指标无关,且引入了结构系数。因而并无可靠度设计方法中的复杂理论、术语和统计样本不足等困扰。最后,简述了分项系数极限状态方法在《水工建筑物抗震设计规范》中成功应用的实例。     

关于坝体混凝土的强度分级、结构抗力标准值及其分项系数

坝体混凝土的强度分级、结构抗力标准值及其分项系数等参数是混凝土坝设计规范中的重要参数,针对目前各有关规范之间对这些参数存在诸多与国家标准《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》不相一致之处,本文指出:在对坝工混凝土强度分级中,由标号R(kg/cm2)改为以等级C(N/mm2)表示后,最近的重力坝和拱坝设计规范中又采用按Cd(N/mm2)和C90(MPa)分级,显然有违与国际标准保持一致及与其它有关规范相协调的初衷;对修编中的拱坝设计规范中,不能以坝体混凝土湿筛试件替代承载能力极限状态方程中的结构抗力的材料性能标准值;在从单一安全系数套改分项系数时,不能改变结构抗力的分项系数γm和结构系数γd的内涵,并将两者混淆。最后,为使这些参数与与国家标准《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》相协调,提出了相应修改建议。     

基于均匀设计-响应面-有限元法的软岩隧洞围岩与衬砌结构协同承载可靠性分析

软岩隧洞围岩力学特性和衬砌结构受力皆具有显著的随机性、未确知性等不确定性,基于确定性分析的结构安全设计方法往往难以全面合理地反映软岩隧洞工程的复杂性;传统的可靠度计算理论则对于由围岩和支护系统构成的地下结构真实的功能函数无法从理论上给出显式表达,从而制约了可靠度计算理论在隧洞工程中的应用.在以数理统计方法为核心的可靠度...     

病险水工建筑物可靠性评估方法初探

 水工建筑物可靠性评估是水利工程管理中急需解决的问题，将水工建筑物分解为由分部工程组成的层次结构，引入子系统概率重要性系数，用层次分析法导出水工建筑物系统可靠度指标的实用计算方法。     

现有水工结构系统的安全等级计算方法研究

根据结构体系可靠度计算方法、结构安全性等级评估和划分思路，对水工结构中的构件安全分级与计算安全度之间的关系进行了分析。在此基础上，对现有水工结构系统安全性的分级评估方法进行研究，提出了一个比较简单和实用的安全性评估方法，并根据层次分析法的评估思路，研究了复杂水工结构工程系统的可靠性评估方法。通过数值计算和实例分析，验证了评估方法是可行的，而且比较简单和实用。     

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。     

基于全寿命周期成本理论的水工结构维修加固决策模型

鉴于补强修复和除险加固作为水工结构领域中一项重要工作和长期任务,对保障工程服役安全、发挥工程效益、延长工程服役周期等具有极其重要的意义,在保证结构安全可靠的前提下,考虑结构性能的劣化特性,从优化工程全寿命周期成本的目标出发,引入全寿命周期成本理论,研究水工结构维修加固成本计算与决策模型及其算法,并应用于某水工结构工程中,优化制定其全寿命周期内具体维修方案。研究结果表明,文中所述模型可为制定水工结构工程在全寿命周期内的维修加固策略提供一定的科学依据。