基于随机场理论桩基稳定可靠度研究

发布时间：2017-07-20 12:24

  本文关键词：基于随机场理论桩基稳定可靠度研究

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【摘要】：岩土工程可靠度分析的基础首先就是确定土性指标的概率模型参数。传统的概率方法视土性参数为独立的随机变量,忽略了岩土土性的自相关特征,造成对土性参数方差估计偏大,使得计算可靠度指标偏小,相应的失效概率偏大,这种情况影响了可靠度理论在岩土工程中应用与推广。岩土土体的土性参数和其所在位置有关,应将岩土土性参数视为在空间分布的随机场,赋予土性参数随机场的特性,考虑其空间变异性及自相关性,建立其随机可靠度模型,是岩土工程可靠度理论研究的未来方向。本文在桩基单桩可靠度研究中采用随机有限元模型进行桩基可靠度的研究,利用现场CPT(静力触探资料)数据确定随机场模型特征参数,从而建立桩基工程单桩随机有限元模型。在此基础上,结合结构可靠度分析理论,通过运用ANSYS有限元分析软件对实际工程进行建模并应用ANSYS有限元PDS可靠度计算模块进行单桩可靠性计算。在进行计算的过程中运用蒙特卡罗法结合ANSYS有限元软件对影响桩基稳定性可靠度指标的随机输入输出变量进行2000次抽样并得出较为符合工程实际的单桩竖向承载力的可靠度指标。通过桩基可靠性设计的相关分析,在影响桩基可靠性的所有影响因素中,桩顶荷载值的大小对桩顶位移的影响最为明显,除此以外,桩底土性弹性模量和桩侧土性弹性模量以及桩侧泊松比的影响效果也较为明显,这也符合将岩土工程问题进行静力学分析的理论观点。通过运用JC法计算桩基可靠度指标并与随机场有限元ANSYS计算结果进行相互比对,得出在对桩基工程进行随机场有限元模型的数值计算不仅考虑了土性参数的空间性而且也更切实际的考虑了土性参数的相关性,使得对于实际的桩基工程可靠度指标增大,失效概率减小。也更好的反映了对于桩基工程进行可靠度计算的过程中如果忽略土性随机场,将会造成对于实际的工程可靠度指标的计算值偏小,所以进行岩土工程尤其是桩基工程随机场理论稳定可靠度的研究不仅是对岩土工程问题理论研究的应用实践也将对实际桩基工程设计产生积极的影响。
【关键词】：随机场 数值模拟 相关距离 随机有限元 桩基可靠度 蒙特卡罗法
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 岩土工程可靠度的研究进展10-12
• 1.3 岩土工程可靠度理论的研究成果12-13
• 1.4 随机场模型的引入及研究现状13-15
• 1.5 桩基可靠度研究进展15-17
• 1.5.1 桩基可靠度的特点15
• 1.5.2 桩基可靠度研究国内外研究现状15-17
• 1.6 课题的主要工作17-19
• 2 基于随机场理论的桩基可靠度理论研究19-35
• 2.1 可靠度基本理论19-22
• 2.1.1 可靠度与极限状态19-20
• 2.1.2 可靠度与实效概率20-21
• 2.1.3 可靠度与可靠指标21-22
• 2.2 可靠指标的计算方法22-30
• 2.2.1 中心点法22-23
• 2.2.2 验算点法（JC）23-30
• 2.2.3 蒙特卡罗法30
• 2.3 单桩可靠度分析中的不确定性30-32
• 2.3.1 计算桩基极限承载力的公式31-32
• 2.3.2 桩基极限状态方程32
• 2.4 工程实例32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 土性随机场理论及相关距离35-47
• 3.1 土性参数的相关性35
• 3.2 土性剖面的随机场模型35-36
• 3.3 相关距离36-43
• 3.3.1 相关距离的定义36-38
• 3.3.2 相关距离的求解38-41
• 3.3.3 相关距离计算方法的比较41-43
• 3.4 相关距离计算及工程实例43-46
• 3.4.1 相关距离计算改进方法43
• 3.4.2 工程实例43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 4 随机场可靠性有限元分析方法47-58
• 4.1 引言47-48
• 4.2 ANSYS可靠性分析实现48-51
• 4.2.1 ANSYS可靠性分析介绍48
• 4.2.2 ANSYS可靠度计算流程图48-50
• 4.2.3 蒙特卡罗模拟在ANSYS中的实现50-51
• 4.3 桩土随机场模型51-56
• 4.3.1 桩土本构模型51-54
• 4.3.2 桩土接触54-56
• 4.3.3 初始地应力的模拟56
• 4.4 本章小结56-58
• 5 基于随机场理论桩基稳定可靠度研究58-86
• 5.1 工程概况58-59
• 5.2 实际工程土层相关距离59-61
• 5.3 有限元模型及随机场模型的建立61-64
• 5.4 求解选项设置64-65
• 5.5 基于随机场理论桩基承载力确定性分析65-66
• 5.6 基于随机场理论桩基可靠性分析66-83
• 5.6.1 可靠性分析随机变量的确定66-68
• 5.6.2 可靠性分析随机变量的统计分析68-83
• 5.7 本章小结83-86
• 6 结论86-90
• 6.1 主要结论86-88
• 6.2 展望88-90
• 致谢90-91
• 参考文献91-94
• 攻读学位期间的研究成果94

【参考文献】

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本文编号：568024