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铁路隧道复合式衬砌计算模型及结构可靠度分析

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铁路隧道复合式衬砌计算模型及结构可靠度分析

作者：齐键旭石家庄铁道大学

学位级别：硕士

通过对钢筋混凝土偏心受压构件的极限状态方程进行推导，建立了适用于隧道钢筋混凝土衬砌结构的功能函数;基于荷载结构模型，依据蒙特卡洛方法基本原理抽样分析了二次衬砌结构荷载效应的统计特征;应用JC法的基本原理，分析计算了铁路隧... 详细信息

通过对钢筋混凝土偏心受压构件的极限状态方程进行推导，建立了适用于隧道钢筋混凝土衬砌结构的功能函数;基于荷载结构模型，依据蒙特卡洛方法基本原理抽样分析了二次衬砌结构荷载效应的统计特征;应用JC法的基本原理，分析计算了铁路隧道钢筋混凝土衬砌结构的可靠度，提出了一套衬砌结构可靠指标的计算方法，为按照可靠度理论修订铁路隧道设计规范提供参考。复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌共同构成的承载体系，但是两者在复合式衬砌中的作用目前依然存在不同认识。本文针对复合式衬砌计算目前存在的问题，采用大型通用软件ANSYS进行数值模拟和理论分析，建立了复合式衬砌计算模型。阐述了目前荷载结构模型与地层结构模型的基本原理及其优缺点，在此基础上，提出并分析了地层共同作用的荷载结构模型，利用该模型对以初期支护为主要承载形式的复合式衬砌结构进行了计算，讨论了边界大小对计算结果的影响，并对二次衬砌进行了检算，得到了不同围岩级别下初期支护及二次衬砌的安全系数。在新推导极限状态方程的基础上，对复合式衬砌进行可靠度分析，研究新方程的适用性，分析各个变量对结果的影响大小;同时利用共同作用模型结合新的极限状态方程，对复合式衬砌结构进行了试算，分析了其可靠度结果，并对各变量的灵敏度进行了对比。

关键词：复合式衬砌计算模型可靠度分析极限状态方程

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复合地基承载力可靠性分析与设计的研究

复合地基承载力可靠性分析与设计的研究

作者：李早西安建筑科技大学

学位级别：硕士

复合地基是目前应用较为普遍的一种地基处理方法，它是指天然地基在地基处理的过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体或被改良的天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。 ... 详细信息

复合地基是目前应用较为普遍的一种地基处理方法，它是指天然地基在地基处理的过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体或被改良的天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。可靠度的研究早在30年代就开始，在结构设计中的应用大概从40年代开始，在岩土工程中的应用则要更晚一些。由于在岩土工程中存在大量不确定和不确知因素，应用可靠度理论解决岩土工程问题是工程可靠度分析研究中一个比较困难的问题。可靠度设计是一种比传统的定值设计法更为科学的设计方法，然而，目前对复合地基可靠度的研究并不多。本文通过现有的研究成果和统计资料，根据复合地基极限承载力公式建立了各类型复合地基承载力极限状态方程，并依据可靠指标计算方法(蒙特卡洛法和最优化法)应用FORTRAN90编制了相应的计算程序，通过已有工程实例和模拟算例计算可靠指标，说明了可靠性分析的过程。同时提出了基于可靠度分析的复合地基参数设计反推法，并且考虑了不同随机变量对复合地基可靠性的影响不同，做出可靠指标与随机变量均值关系图，提出了能够反映随机变量对可靠指标影响程度的敏感指标，为可复合地基靠性设计建立了理论框架。

关键词：复合地基极限状态方程可靠度指标失效概率

水毁灾害作用下腐蚀缺陷管道的力学行为分析与可靠性模型研究

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水毁灾害作用下腐蚀缺陷管道的力学行为分析与可靠性模型研究

作者：陈才方西南石油大学

学位级别：硕士

中国的油气管道正面临着各种地质灾害和人为活动的双重威胁,油气管道的安全直接关系着中国能源运输的安全,因此管道的安全问题是亟待解决的关键性问题。通过查阅文献资料和调查近年来国内外管道事故案例,发现水毁地质灾害是威胁在役管... 详细信息

中国的油气管道正面临着各种地质灾害和人为活动的双重威胁,油气管道的安全直接关系着中国能源运输的安全,因此管道的安全问题是亟待解决的关键性问题。通过查阅文献资料和调查近年来国内外管道事故案例,发现水毁地质灾害是威胁在役管道安全的关键因素之一。本文通过查阅各种资料,结合管道工程中所遇到的实际问题,首先分析了油气管道运输目前的安全、经济、技术等状况。然后结合中国西南片区油气管道的调查结果,查阅已有的成果资料,根据常用的方法将管道水毁的情况进行了识别分类,得出了按照各种分类规则划分后的管道水毁识别分类表。结合管道水毁的分类结果,本文进一步阐释了管道水毁的诱发原因及管道水毁的作用形式。除此以外,本文根据兰成渝管道中德阳石亭江段水毁导致管道悬空380米的实际案例,查阅管材资料、土体参数、水毁作用力等情况,利用大型有限元软件Abaqus建立管道-土体作用模型,首先验证了管道悬空案例中的极限悬空长度可达436米。然后建立径厚比均为100:1的管道悬空的数值分析模型,模拟计算得出了径厚比都为100:1的情况下,不同管径的管道的极限悬空长度。最后本文研究了带腐蚀缺陷管道的极限悬空长度情况并建立了带腐蚀缺陷管道悬空长度的极限状态方程。具体的完成步骤如下:(1)收集管道腐蚀的资料,确定研究的管道腐蚀坑的形状为长方体。(2)分别建立了腐蚀坑位于悬空管道管端和位于管道跨中的模型,并且分别考虑腐蚀坑的深度、宽度、长度等因素对管道极限悬空长度的影响,绘制出深度影响极限悬空长度的曲线、宽度影响极限悬空长度的曲线、长度影响极限悬空长度的曲线、腐蚀坑影响管道最大位移的曲线。(3)结合到腐蚀坑对管道极限悬空长度的影响以及各影响因素间的关系,建立管道悬空长度的极限状态方程。并介绍了计算失效概率及可靠度的常用方法。本文主要结论有:(1)分别建立了按成灾原因、动力介质及发生部位、管道穿越地形、水毁机理及水毁地形、水毁规模来划分的管道水毁识别分类表,并根据划分结果,分析了地质情况、降水情况、人工活动这三方面原因对管道水毁灾害的影响。(2)当径厚比为100:1且管径大于530毫米时,管道的极限悬空长度随管径的增加而保持不变。(3)腐蚀坑的位置对管道极限悬空长度影响较大,且腐蚀坑在管端时影响最大。(4)带腐蚀缺陷管道的极限悬空长度随腐蚀深度增加而减小。(5)带腐蚀缺陷管道的极限悬空长度随腐蚀宽度加而减小。(6)腐蚀坑长度对管道极限悬空长度影响很小。(7)腐蚀缺陷的长度、深度、宽度对管道的最大位移影响很小。(8)建立了带腐蚀缺陷管道的极限状态方程、并求解可靠度。

关键词：水毁腐蚀力学分析极限状态方程

考虑参数随机性重力式挡墙地震作用下动力可靠度分析

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考虑参数随机性重力式挡墙地震作用下动力可靠度分析

作者：王睿兰州理工大学

学位级别：硕士

支挡结构作为一种结构物,其类型各式各样,其适用条件取决于支挡位置的地形、工程地质条件、水文地质条件、建筑材料、支挡结构的用途、施工方法、技术经济条件和当地工程经验的积累等因素。重力式挡土墙支护在我国早已被广泛应用于边坡... 详细信息

支挡结构作为一种结构物,其类型各式各样,其适用条件取决于支挡位置的地形、工程地质条件、水文地质条件、建筑材料、支挡结构的用途、施工方法、技术经济条件和当地工程经验的积累等因素。重力式挡土墙支护在我国早已被广泛应用于边坡与基坑的支护中,并显示出了较大的优越性和适应性。然而目前在重力式挡土墙支护的动力设计分析中采用拟静力法,没有考虑土、挡土墙及动力荷载的物理力学指标的随机性,导致在工程中某些挡土墙结构按拟静力法估计的安全系数是足够的,而投入使用后却很快发生了破坏。如果将考虑参数随机性的动力可靠度分析方法引入挡土墙支护的设计分析中,则可以减少很多破坏的发生。对于将动力可靠度方法引入挡土墙支护的设计计算中,国内外部分学者已经做了一些工作,本文在前人工作的基础上又进行了以下几方面的研究：(1)分析了影响挡土墙支护结构动力可靠度的随机变量,认为土的内摩擦角、重度、粘聚力,挡土墙的弹性模量、泊松比等均是服从正态分布的随机变量;根据动力可靠度理论,对挡土墙的动力破坏建立功能函数,并利用结构可靠度分析一次二阶矩法中的验算点法计算出失效模式的可靠度指标。(2)由于挡土墙和土体结构在地震作用下的相互作用关系非常复杂,建立确定的功能函数十分困难,所以本文采用了广泛应用的响应面法建立挡墙土体结构的隐式功能函数,对功能函数进行显式拟合。(3)利用最小二乘法得出功能函数中的回归系数,进而得到结构的极限状态方程。(4)利用编程软件matlab进行动力可靠度的编程,最终通过迭代求出结构的可靠度指标。(5)通过具体工程实例,计算得出结构在地震作用下的动力可靠度指标,进而得到沿墙高各节点的动力可靠度变化规律,从而为工程设计提供了参考。

关键词：挡土墙支护稳定性可靠度指标极限状态方程验算点法响应面法最小二乘法

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深水浮式平台局部承载能力及可靠度研究

深水浮式平台局部承载能力及可靠度研究

作者：江亦海浙江大学

学位级别：硕士

随着我国油气勘探开发向南海深水海域进军,如何保证恶劣环境下深水浮式平台结构的安全将是迫切需要解决的难题。本文依托国家高技术研究发展计划(863计划)子课题“浮体固体结构的安全性评估技术”(项目编号:2006AA09A109-5),着眼于浮式... 详细信息

随着我国油气勘探开发向南海深水海域进军,如何保证恶劣环境下深水浮式平台结构的安全将是迫切需要解决的难题。本文依托国家高技术研究发展计划(863计划)子课题“浮体固体结构的安全性评估技术”(项目编号:2006AA09A109-5),着眼于浮式平台的局部构件,确定局部构件的极限承载能力,在此基础上进行局部构件的确定性和可靠性安全分析。本文的研究工作主要包括以下几个方面:1.分析了南海海域环境要素(风速、波高、流速)的时空特征、给出环境要素的极值概率分布函数,并确定具有一定重现期的设计极值。2.加筋板极限承载能力的研究。采用先分析再综合的方法,建立加筋板在各失效模式下的承载能力极限状态方程。首先通过分析单向受力时构件的承载能力,建立单向受力的承载能力极限状态方程。以单向受力承载能力为基础分析联合受力时构件的承载能力,建立相应的极限状态方程。3.加筋圆柱壳极限承载能力的研究。通过转化规范中完整圆柱壳受均布荷载时的极限应力公式,得出了各种圆柱壳结构的局部在各种失效模式下简单受力及复杂受力时的承载能力极限状态方程。4.建立了局部构件基于有限元软件的承载能力分析方法。通过有限元软件ANSYS分析构件承载能力,并与理论解进行对比,验证了分析方法的准确性。研究表明用数值方法计算结构的屈曲强度时要考虑边界条件、初始变形形式及幅值、荷载步的施加顺序等因素的影响。初始变形的幅值对结果的影响相对较小。5.基于可靠度理论的局部构件可靠性分析。考虑参数的随机性特征,运用结构可靠度理论,在承载能力极限状态分析的基础上,运用验算点法计算构件发生单一失效模式时的失效概率,并运用结构体系失效概率的区间估计法计算构件总的失效概率。

关键词：深水浮式平台固体结构局部承载能力极限状态方程加筋板加筋壳可靠度

地震和浸水作用下铁路路基边坡极限状态设计方法研究

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地震和浸水作用下铁路路基边坡极限状态设计方法研究

作者：王萌萌石家庄铁道大学

学位级别：硕士

铁路工程主要采用容许应力法,随着铁路的不断发展,边坡设计方法亟待改进。将可靠度方法和确定性方法相结合,安全系数和破坏概率(可靠指标)联合评价边坡的稳定性针对特殊工况下铁路路基边坡的稳定性分析,进行了铁路路基边坡极限状态设计... 详细信息

铁路工程主要采用容许应力法,随着铁路的不断发展,边坡设计方法亟待改进。将可靠度方法和确定性方法相结合,安全系数和破坏概率(可靠指标)联合评价边坡的稳定性针对特殊工况下铁路路基边坡的稳定性分析,进行了铁路路基边坡极限状态设计方法深化研究。本文针对特殊工况下铁路路基边坡的稳定性分析,进行了铁路路基边坡极限状态设计方法深化研究。首先依据瑞典条分法,建立地震荷载作用下和浸水作用下铁路路基边坡可靠度分析的极限状态方程。继而采用“JC法”为理论依据,编制Matlab程序,进行了可靠度指标的计算。而后采用一般分离法计算分项系数,并进行了分项系数结果的校准,最终给出分项系数的参考值。(1)分析文献资料,给出了铁路边坡极限状态方程变量,采用条分法,给出了地震荷载作用下和浸水铁路路基边坡极限状态方程。(2)采用JC法,编制了Matlab计算程序,计算了地震荷载作用下和浸水条件下铁路边坡的可靠度指标。(3)采用一般分离法,计算了地震荷载作用下和浸水条件下铁路边坡的分项系数,并对计算结果进行了校准,表明了所取的分项系数是相对合理的。

关键词：边坡稳定性地震极限状态方程浸水可靠度指标分项系数

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抗滑桩可靠度研究

抗滑桩可靠度研究

作者：李强西南交通大学

学位级别：硕士

本文对抗滑桩的可靠度进行了较系统的研究,以使抗滑桩的设计由容许应力法过渡到基于可靠度理论的分项系数法,从而为不久将进行的铁路路基支挡结构设计规范的修编工作做准备,也为下一步抗滑桩可靠度的深入研究奠定基础。论文主要开展了... 详细信息

本文对抗滑桩的可靠度进行了较系统的研究,以使抗滑桩的设计由容许应力法过渡到基于可靠度理论的分项系数法,从而为不久将进行的铁路路基支挡结构设计规范的修编工作做准备,也为下一步抗滑桩可靠度的深入研究奠定基础。论文主要开展了以下几方面的研究工作: 第一、建立了抗滑桩可靠度分析的极限状态方程。在查阅文献,深入分析和理论研究基础上,针对结构受弯破坏、受剪破坏和锚固段桩侧岩土体受压破坏三种主要失效模式,分别建立了极限状态方程。第二、系统地计算了抗滑桩受弯、受剪和锚固段桩侧岩土体受压三个极限状态方程的可靠指标,并确定了目标可靠指标。本文用C语言编制了蒙特卡罗法程序以计算可靠指标,并运用该程序对108根不同土质地基抗滑桩和107根不同岩质地基抗滑桩进行了可靠指标的计算。采用校准法,分析计算所得的可靠指标后分别确定了三个极限状态方程的目标可靠指标。第三、提出了基于可靠度理论的分项系数和设计验算表达式。为了将可靠度研究成果转化到工程实践,本文运用一般分离法计算了各极限状态方程的抗力分项系数和荷载分项系数,并推导了以分项系数形式体现的设计验算表达式,最终提出基于可靠度理论的分项系数设计方法。最后,运用本文提出的设计验算表达式和目前使用的设计验算表达式分别设计了部分抗滑桩,经比较可见,二者设计结果比较接近,本文提出的方法更趋于经济合理,这对工程实践具有重要意义。

关键词：抗滑桩极限状态方程可靠指标分项系数

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昔格达岩层中单桩轴向承载力的可靠性分析

路基工程 2008年第4期 137-138页

作者：齐文吴兴序薛亮西南交通大学土木工程学院四川成都610031

按《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)中摩擦桩承载力的计算公式,计算西昌-攀枝花高速公路昔格达岩层中9根灌注试桩的轴向承载力,与试桩资料对比后建立无量纲极限状态方程。用Monte-Carlo法对极限状态方程进行了可靠性分析,相... 详细信息

按《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)中摩擦桩承载力的计算公式,计算西昌-攀枝花高速公路昔格达岩层中9根灌注试桩的轴向承载力,与试桩资料对比后建立无量纲极限状态方程。用Monte-Carlo法对极限状态方程进行了可靠性分析,相应的可靠指标β为4.4,表明昔格达岩层中灌注桩的极限承载力可以按摩擦桩进行计算。

关键词：昔格达极限状态方程 M—C法可靠指标

任意有界论域的模糊变量转化成随机变量的方法

维普期刊数据库

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安全与环境学报 2005年第3期5卷 78-81页

作者：江涛陈建军胡太彬姜培刚西安电子科技大学机电工程学院西安710071

针对机械系统广义可靠性中极限状态方程的模糊参数向等价正态随机变量转化时其均值难以确定的问题,提出了一种将具有任意有界论域的模糊变量转化成随机变量的方法,以该法所得的随机变量的均值作为等价正态随机变量的均值,得到模糊变量... 详细信息

针对机械系统广义可靠性中极限状态方程的模糊参数向等价正态随机变量转化时其均值难以确定的问题,提出了一种将具有任意有界论域的模糊变量转化成随机变量的方法,以该法所得的随机变量的均值作为等价正态随机变量的均值,得到模糊变量的更为准确的等价正态随机变量表达式,使含有模糊参数机械系统可靠度能在正态空间内确定。并在算例中以水平截集法作为准确值,验证了该方法的准确性和简洁性。

关键词：安全工程模糊参数等价正态随机变量极限状态方程