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倾斜荷载作用下螺旋桩可靠性影响因素分析

倾斜荷载作用下螺旋桩可靠性影响因素分析

作者：张崎山东建筑大学

学位级别：硕士

螺旋桩是一种桩体表面附有螺旋形叶片的桩基,因桩周材料属性、荷载施加以及叶片分布特征的不同导致螺旋桩基础的承载机理不同。螺旋桩是变截面桩,如果螺旋桩受到倾斜荷载的作用会使螺旋桩基础的破坏模式以及荷载传递机理更加复杂。基桩... 详细信息

螺旋桩是一种桩体表面附有螺旋形叶片的桩基,因桩周材料属性、荷载施加以及叶片分布特征的不同导致螺旋桩基础的承载机理不同。螺旋桩是变截面桩,如果螺旋桩受到倾斜荷载的作用会使螺旋桩基础的破坏模式以及荷载传递机理更加复杂。基桩经常同时承受水平力和竖向力,因此,如果螺旋桩单桩承载力的可靠度用定值方法来研究是行不通的,论文中倾斜荷载作用下螺旋桩单桩承载力的可靠度研究利用JC法。鉴于倾斜荷载作用下螺旋桩的复杂性,论文对其受力特性和破坏机理都进行了详细讨论。以此为基础,论文重点研究螺旋桩的极限承载力计算模式,并推导出极限状态方程。而倾斜荷载作用下螺旋桩单桩承载力极限状态方程中,存在不同的变量,对应不同的统计特征,这样论文主要运用经验公式法、静载荷试验法以及静力触探法,并将三种方法结合在一起推导出各变量的统计特征。接着,为了更好的研究不同变量对螺旋桩单桩极限承载力的可靠指标的影响,论文通过具体研究工程实例的方式来加以讨论。JC法的计算步骤中有大量的迭代计算,为了保证计算精度和计算速度,根据Fortran 90标准在Fortran Powerstation 4.0平台上编写了相应的计算程序。该程序能够分析不同失效模式下相对应的桩土结构可靠指标。最后通过编写的计算机程序进行了大量的数值计算,探讨了影响螺旋桩单桩极限承载力可靠指标的不同因素,并得到以下结论：(1)若其它条件一定,随荷载效应比的增加可靠指标呈先增大后减小的趋势,变化比较明显。(2)若其它条件一定,随总安全系数的增大可靠指标增大,且影响比较明显。(3)若其它条件一定,与数量较少的大桩径桩相比,采用数量较多的小桩径桩更有利。(4)若其它条件一定,极限侧阻力标准值高而极限端阻力标准值小的桩可靠指标较大,反之则可靠指标较小。

关键词：螺旋桩单桩极限承载力极限状态方程可靠度 JC法

基于传递系数法的边坡稳定性可靠度分析及应用

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基于传递系数法的边坡稳定性可靠度分析及应用

作者：何木成都理工大学

学位级别：硕士

边坡工程稳定性因其重要性一直以来是岩土工程领域中的一个研究热点。在传统的边坡稳定分析中,极限平衡方法是边坡稳定分析应用最广泛的方法。其中的一些简化算法如传递系数法因其计算简单、适用而又方便等优点,在水利部门、铁路部门得... 详细信息

边坡工程稳定性因其重要性一直以来是岩土工程领域中的一个研究热点。在传统的边坡稳定分析中,极限平衡方法是边坡稳定分析应用最广泛的方法。其中的一些简化算法如传递系数法因其计算简单、适用而又方便等优点,在水利部门、铁路部门得到了广泛应用。然而由于传递系数法本身的简化和假定,其计算精度有待进一步的研究和探讨。在工程实践中,岩土性质的不确定性逐渐被人们所认识,尤其是物理力学参数的变异性。传统的稳定性分析没有考虑各参数的变异性,难以体现边坡工程的实际情况,而基于随机概率分析的可靠度分析方法,充分考虑了岩土体参数的变异性,在理论和实践意义上来说更为合理。因此,把工程设计和现有工程的安全评价建立在可靠度分析的基础上具有广泛的应用前景和重要的工程实际意义,也是当前的边坡稳定性分析的发展趋势。在对传递系数法计算精度研究的基础上,提出基于方向角修正的改进传递系数法,建立一种新的边坡稳定性计算模型;采用广泛应用的传递系数法条分模式对边坡稳定性进行可靠度分析,针对其具有隐式极限状态方程的难题,将传递系数法与响应面法思路相结合,形成新的边坡稳定可靠度响应面分析方法,本文取得的主要成果如下:(1)阐述了边坡稳定性分析和可靠性分析基本原理,深入探讨了传递系数法的固有的缺陷及各个因素对误差的影响;提出了基于方向角修正的改进传递系数法,考虑了地下水、坡面堆载、地震力等附加荷载产生的不平衡力矩,计算过程满足力矩平衡,建立了一种改进的边坡稳定性分析模型,并编制了相应的计算程序。(2)针对边坡可靠度计算中安全系数不是显式表达式的复杂情况,将响应面中的有限元数值模拟以传递系数法稳定性系数隐式的迭代计算方法代替,确定边坡可靠性计算的极限状态方程,形成了一种新的边坡稳定可靠性改进响应面分析方法。然后利用MATLAB编制基于传递系数法的改进响应面法和蒙特卡洛法的程序,考虑了随机变量的不同概率分布及互相关情况,程序能够实现对多土层圆弧型和非圆弧型滑面土质边坡的可靠性分析;通过改变随机变量的均值、方差和相关系数,可实现可靠性指标对参数的敏感性分析。(3)对改进方法的精度和效率以及程序的有效性进行了算例验证,表明考虑力矩平衡条件的改进传递系数法结果比改进前更接近于严格法结果,改进响应面法计算结果与蒙特卡洛法结果存在误差,但都在10%以内,说明改进法具有较好的精度。并运用所编程序对随机变量的分布类型、相关性和变异性对可靠性指标的影响进行了分析讨论,结果表明随机变量的分布类型对β的影响程度不仅与其均值和变异性有关,而且还与变量均值的相对大小及β值的大小有关;随机变量变异性对β影响程度随变量的均值增大而增大;随机变量的相关性对β的影响较为显著,且变量取不同的均值、变异系数值,其影响程度不同。(4)选择雅砻江某水电站坝前左岸覆盖层边坡为工程实例,考虑多种工况条件下,运用改进传递系数法结合M-P法对其稳定性进行确定性分析,用本文改进响应面法和蒙特卡洛法对其稳定性进行可靠度分析,结果表明本文改进响应面法结果与蒙特卡洛法结果较为接近,最大误差不超过8%,说明改进法精度能达到工程应用要求。该覆盖层边坡整体上稳定性较好,在叠加暴雨和地震后稳定性明显下降,安全储备较小,破坏概率较大(5%～30%);考虑水位变化,稳定性显著降低,水位下降至死水位叠加暴雨与地震后剖面1、剖面2和剖面3处于欠稳定状态,破坏概率均大于30%,属于中等危险边坡,有失稳可能,应对其进行加固处理。不考虑力学参数变异性的定值法分析结果所得边坡稳定安全度过高,偏于危险,过高的估计了边坡的稳定安全水平,而考虑了边坡工程中物理力学参数的变异性的评价结果更能反映实际,考虑因素较为全面,破坏概率在工程中概念明确,物理意义更加合理,更能定量的描述边坡的安全度,可靠度分析是对传统安全系数评价体系的有益补充,是值得进一步研究和推广的分析方法。

关键词：边坡稳定性传递系数法极限状态方程可靠度分析响应面法

二维联合分布函数构造方法及其对结构可靠度的影响分析

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工程力学 2012年第7期29卷 69-74页

作者：吴帅兵李典庆周创兵武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室武汉430072

研究了2种构造联合分布函数的近似方法:基于Pearson相关系数的近似方法 P和基于Spearman相关系数的近似方法 S。推导了基于直接积分方法的构件失效概率计算公式。结果表明近似方法 P与近似方法 S构造的联合概率密度函数的唯一差别是相... 详细信息

研究了2种构造联合分布函数的近似方法:基于Pearson相关系数的近似方法 P和基于Spearman相关系数的近似方法 S。推导了基于直接积分方法的构件失效概率计算公式。结果表明近似方法 P与近似方法 S构造的联合概率密度函数的唯一差别是相关标准正态空间中Pearson相关系数的不同。2种近似方法的构件失效概率的计算精度取决于失效概率大小、功能函数形式及变量间相关程度。总体来说2种近似方法的计算精度较高,近似方法的失效概率的误差随着失效概率的减小而增加。只有当失效概率小于10 3且失效区域刚好可以反映失效概率差异时,近似方法得到的失效概率才会有较大的误差。

关键词：联合概率分布函数:Pearson相关系数 Spearman相关系数失效概率极限状态方程

温度载荷与爆炸碎片冲击载荷耦合作用下储罐易损性分析

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化工进展 2021年第2期40卷 1130-1136页

作者：陈国华杨棚赵一新李小峰赵远飞华南理工大学安全科学与工程研究所广东广州510641 广东省安全生产科技协同创新中心广东广州510641 广东省安全生产科学技术研究院广东广州510060

爆炸碎片和火灾热辐射是导致储罐区多米诺效应事故升级的重要致损因子。在实际爆炸碎片撞击目标储罐的事故场景中,目标储罐不止只受到爆炸碎片的撞击作用,还受到临近火灾的高温载荷作用。为研究目标储罐在高温环境下受到爆炸碎片撞击的... 详细信息

爆炸碎片和火灾热辐射是导致储罐区多米诺效应事故升级的重要致损因子。在实际爆炸碎片撞击目标储罐的事故场景中,目标储罐不止只受到爆炸碎片的撞击作用,还受到临近火灾的高温载荷作用。为研究目标储罐在高温环境下受到爆炸碎片撞击的易损性规律,本文建立了目标储罐在温度载荷和爆炸碎片冲击载荷耦合作用下的极限状态方程,并采用蒙特卡洛模拟绘制得到目标储罐在不同罐壁温度下受爆炸碎片撞击的易损性曲线,分析爆炸碎片质量、撞击速度、撞击角度对不同罐壁温度下目标储罐易损性的影响规律。结果表明:爆炸碎片质量和爆炸碎片撞击角与目标储罐易损性成负相关,爆炸碎片速度与目标储罐易损性成正相关。当研究变量为爆炸碎片质量时,在20~400℃和400~600℃两个温度范围内,罐壁温度每上升100℃目标储罐最大破坏失效概率平均增加值分别为3.7%、6.7%。当研究变量为爆炸碎片速度时,在20~600℃的温度范围内,罐壁温度每上升100℃目标储罐最大破坏失效概率平均增加值为3.9%。当研究变量为爆炸碎片撞击角时,在20~600℃的温度范围内,罐壁温度每上升100℃目标储罐最大破坏失效概率平均增加值从0.675%一直增大到7.01%。研究对评估实际事故中爆炸碎片对储罐的损伤及防控爆炸碎片引发的多米诺效应事故具有重要意义。

关键词：温度载荷爆炸碎片耦合作用极限状态方程易损性

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工程结构在随机参数和随机载荷影响下的可靠性分析

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计算机工程与应用 1988年第1期 62-67页

作者：李亮叶尚辉电子部十五所西北电讯工程学院

本文在二阶矩理论基础上,提出了一种计算高维概率积分的有效的近似算法和一种二次近似极限状态方程的简便方法。具体分析了大型园抛物面天线结构在随机风荷和结构自身随机参数影响下的表面精度可靠性,本文的工作在工程中具有推广价值。

关键词：二次近似抛物面天线反射面天线随机向量标准正态极限状态方程概率积分概率论随机变量可靠性分析随机参数

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结构可靠性和基于可靠性的设计的现状

国外地震工程 1982年第1期 1-9页

作者：洪华生江近仁

结构安全度的基本问题为了保证结构的安全,必须保证结构有适当的抗力以抵抗结构使用期间的最大荷载。为此,有许多问题需要考虑。首先,关于

关键词：概率密度函数荷载系数正态分布 Gauss 分布极限状态方程破坏概率结构抗力性能函数累积概率函数不确定性图形表示协方差矩阵

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带缝重力拱坝安全监控指标拟定方法探讨

大坝与安全 1992年第2期7卷 32-40页

作者：陆绍俊沈长松邢林生河海大学陈村水电站

安全监控指标是实施大坝安全监控的依据,对保证大坝的安全运行具有重要意义.本文联系大坝的强度、抗裂和稳定等条件,对带缝重力拱坝监控指标的拟定方法进行了讨论,特别对典型监测量小概率法中典型监测量的选择和极限状态法中极限状态方... 详细信息

安全监控指标是实施大坝安全监控的依据,对保证大坝的安全运行具有重要意义.本文联系大坝的强度、抗裂和稳定等条件,对带缝重力拱坝监控指标的拟定方法进行了讨论,特别对典型监测量小概率法中典型监测量的选择和极限状态法中极限状态方程的建立进行了较为详细地论述,并结合某带缝重力拱坝的实测资料拟定监控指标,进而推求出大坝的运行控制水位,为大坝的安全运行提供了依据.

关键词：监控指标典型监测量分布检验极限状态方程运行工况控制水位

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结构可靠度分析及其在重力坝设计中的应用

现代电力 1984年 76-88页

作者：黎保琨北京水利电力经济管理学院研究生部

结构可靠度分析是以概率论及数理统计为理论基础的结构可靠性分析方法。此法的特点是从结构的极限工作状态出发,并考虑到荷载、材料性能及结构几何尺寸等基本变量的变异性,去进行设计。这是目前国内外结构可靠性设计理论发展的趋向。本... 详细信息

结构可靠度分析是以概率论及数理统计为理论基础的结构可靠性分析方法。此法的特点是从结构的极限工作状态出发,并考虑到荷载、材料性能及结构几何尺寸等基本变量的变异性,去进行设计。这是目前国内外结构可靠性设计理论发展的趋向。本文介绍了结构可靠度分析原理,并用此方法对重力坝的强度及稳定进行了计算分析。

关键词：失效概率概率设计法结构分析随机变量概率论极限状态方程可靠度分析正态分布 Gauss 分布重力坝

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结构可靠度分析中一次二阶矩法的研究

大连理工大学学报 1984年第2期 31-36页

作者：赵国藩大连工学院海洋工程研究所

本文对Ｐａｌｏｈｅｉｍｏ－Ｈａｎｎｕｓ１９７２年建议的结构可靠度分析的一次二阶矩法，提出了一个便于实用的改进方法．可计算安全指标β，也可在已知目标安全指标时，无需迭代而宜接求解含有非正态变量的线性极限状态方程中的... 详细信息

本文对Ｐａｌｏｈｅｉｍｏ－Ｈａｎｎｕｓ１９７２年建议的结构可靠度分析的一次二阶矩法，提出了一个便于实用的改进方法．可计算安全指标β，也可在已知目标安全指标时，无需迭代而宜接求解含有非正态变量的线性极限状态方程中的抗力平均值ｍＲ或特征值ＲＫ，计算表明，建议的改进方法，与国际结构安全度联合委员会（ＪＣＳＳ）所采用的需要反复迭代求解的Ｒａｃｋｗｉｔｚ－Ｆｉｅｓｓｌｅｒ方法（也称ＪＣ法）相比，可大大减少计算工作量。

关键词：对数正态分布极限状态方程非正态正态化可靠度分析