黄土地区桩基承载力可靠性分析及概率统计推断研究

发布时间：2019-05-08 00:15

【摘要】：传统桩基设计的总安全系数法属于“定值设计法”，用安全系数度量桩基的可靠性。这种以与结构失效概率相对应的可靠指标来定义和度量结构可靠度的极限状态设计方法，更能反映工程可靠性的本质，因此以分项系数法为基本形式的近似概率极限状态设计与评定法被世界各国所采用。考虑与上部结构设计相匹配以及岩土工程学科自身发展的要求与趋势，通过概率统计方法统计分析黄土地区桩基的承载特性，利用可靠度方法来评价桩基的安全性，并努力建立桩基概率极限状态设计模型，可以突破现行总安全系数设计法的局限性，对黄土地区的经济建设和发展具有十分重要的意义。同时，桩基历来是岩土工程领域研究的热点，而有关桩基础可靠性理论，更是岩土工程可靠性理论的重点领域，且国内外研究时间不长，具有广阔应用前景。通过借鉴结构可靠性理论研究成果和研究方法，，在收集黄土地区14个场地60组打入桩、28个场地100组静压桩、24个场地69组灌注桩试桩资料的基础上，引入试计比，开展黄土地区桩基可靠性分析及单桩承载力极限状态设计方法，并进行统计推断。主要研究和工作包括： ⑴从岩土工程可靠性分析过程的研究出发，总结归纳桩基可靠性研究目的、思路方法，提出桩基可靠性分析应遵循的四个原则：考虑桩基固有特征、土性参数统计合理独立、借鉴上部结构研究成果、计算方法参考结构等；提出按高斯平稳齐次随机场进行土性参数统计分析，开展对方差折减系数特性、土性参数不确定性来源及相关性的系统研究，并归纳总结了相关范围计算方法。理论研究为开展黄土地区桩基可靠性分析及提出单桩承载力极限状态设计方法奠定基础。 ⑵在归纳桩基分类的基础上，对桩基承载性能及与桩周介质作用机理进行研究，详细论述了桩基检测和静载试验基本要点及相关规定；得到各种桩型承载力的计算值和实测值是桩基承载力可靠度分析和承载力试计比可靠性研究的先决条件，通过单桩承载力计算方法研究，在评述单桩承载力载荷试验确定方法的基础上，选用符合现场实际的计算方法和确定方法对进行大量计算，得出各种桩型承载力的计算值和实测值。 ⑶系统的对黄土地区打入桩、静压桩、灌注桩三种桩型单桩承载力试计比进行可靠性分析，为黄土地区指导桩基施工、承载力检测评定提供参考性意见。针对桩基承载力Pu因素众多，引入无量纲随机变量试计比R对其归一化，减小分析差异水平，考虑三种荷载组合下，利用Matlab编程，采用JC法计算三种桩型承载力试计比可靠指标，并进行可靠性分析。 ⑷尝试推导出黄土地区单桩承载力极限状态设计方法。在定义分项系数基础上，通过理论推导得出在利用JC法进行可靠性分析时分项系数计算式，并讨论相关参数使用取值；总结由试桩结果、用标准推荐公式、静力触探方法三种计算分项系数方法；详细计算了由试桩结果确定单桩竖向承载力总抗力分项系数，并利用最小二乘法确定其最佳值；通过研究单桩承载力可靠指标与安全系数相互关系，反演总安全系数K计算方法，并计算各种荷载效应比下的总安全系数值，论文研究可为黄土地区桩基规范修订提供基础数据和建设性意见。 ⑸尝试对单桩承载力进行统计推断，针对连续型随机变量贝叶斯公式，分变异系数未知、已知两种条件下，推导单桩承载力标准值推断公式，并对统计得到的黄土地区打入桩单桩承载力进行统计推断计算为黄土地区桩基检测评定提供一种新的分析方法。
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【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU473.1

【参考文献】