重力坝坝基失稳可靠度计算方法研究

发布时间：2017-09-11 19:18

  本文关键词：重力坝坝基失稳可靠度计算方法研究

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【摘要】：重力坝的坝基稳定分析一直是大坝剖面设计的首要问题。通常,工程界是基于刚体极限平衡原理,通过安全系数法或分项系数法计算坝基抗滑稳定性,以确定性分析的方式进行坝基稳定性计算与评价。这种方法虽然操作简单,但对坝基失稳因素的不确定属性考虑得并不全面。本文基于结构可靠度理论,考虑变量的随机性和模糊性,同时考虑失效准则的模糊性,从而对重力坝坝基面、深层双滑面以及多滑面的抗滑稳定可靠度进行计算与分析。主要研究内容包括：(1)基于几何优化算法进行重力坝坝基面抗滑稳定可靠度计算。该算法依据可靠度指标β的几何涵义,将可靠度计算转化为数学约束优化问题进行求解,从而避免了对相关变量进行正交变换以及求功能函数偏导数的问题。该方法适用范围广、计算效率较高。结合工程实例,研究重力坝建基面抗剪断摩擦系数f、黏聚力c'以及坝上游水位hu三个随机变量具有不同分布类型、变异性、负相关性以及截尾分布时的计算结果差异。(2)将数值差分与二次二阶矩法相结合,提出了二阶差商可靠度计算方法,应用于重力坝深层双斜面抗滑稳定可靠度计算。该算法选择在功能函数的迭代点处采用差分计算近似替代数学求导运算,解决了经典二次二阶矩法不能用于求解隐式功能函数可靠度指标的问题。当功能函数复杂、自变量较多时,本文方法的计算效率和精度均比响应面法高。结合某混凝土重力坝工程实例,分析滑动面抗剪断强度参数摩擦系数f、黏聚力c’的负相关性、概率分布类型以及变异性对可靠度指标的影响。(3)基于等安全系数法,综合考虑变量及极限状态的模糊性,建立了坝基深层多滑动面抗滑稳定性分析的模糊可靠度模型,并给出相应的求解方法。该方法处理随机变量模糊性时,根据变量隶属函数形式将其变换成当量随机变量；处理结构极限状态的模糊性时,以模糊约束条件的a水平截集表示。这样,经典的可靠度理论方法可以应用于模糊随机可靠度的分析。并结合某工程实例,探讨了α水平截集和隶属函数形式对计算结果的影响。最后,对本论文进行总结并得到一些有益的研究成果,为混凝土重力坝稳定安全评估和决策提供重要指标和研究思路。
【关键词】：重力坝 坝基抗滑稳定 随机变量 模糊变量 模糊可靠性
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV642.3;TV223
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 重力坝坝基失稳研究意义9-10
• 1.2 重力坝坝基失稳的国内外研究现状及发展动态10-14
• 1.2.1 重力坝坝基滑动失稳的模式10-11
• 1.2.2 可靠度方法在重力坝抗滑稳定分析的研究现状11-13
• 1.2.3 模糊-随机概率计算数学理论及方法的研究现状13-14
• 1.3 重力坝抗滑稳定分析存在的问题及本论文研究目标14-16
• 1.3.1 存在问题14
• 1.3.2 研究目标14-16
• 2 结构可靠度基本概念和原理16-23
• 2.1 结构随机可靠度分析16-18
• 2.1.1 结构设计中的变量16
• 2.1.2 结构可靠度和失效概率16-18
• 2.2 结构模糊可靠度分析18-20
• 2.2.1 模糊事件的概率计算19
• 2.2.2 隶属函数的确定原则19-20
• 2.3 结构模糊随机可靠度分析20-23
• 3 基于几何优化算法的重力坝坝基抗滑稳定可靠度分析23-37
• 3.1 坝基抗滑稳定安全系数23-25
• 3.2 最优化方法计算可靠度指标数学模型及实现25-29
• 3.3 程序验证29-30
• 3.4 实例计算30-36
• 3.5 本章小结36-37
• 4 基于二阶差商的坝基深层抗滑稳定的可靠度分析37-53
• 4.1 重力坝深层双斜面抗滑计算公式37-40
• 4.2 二阶差商可靠度计算方法40-43
• 4.3 程序验证43-46
• 4.4 实例计算46-52
• 4.5 本章小结52-53
• 5 基于模糊理论的重力坝坝基深层抗滑稳定性分析53-64
• 5.1 多滑面抗滑稳定计算方程53-54
• 5.2 模糊随机可靠度计算方法54-58
• 5.3 实例计算58-62
• 5.4 本章小结62-64
• 6 结论与展望64-66
• 6.1 本文主要工作及成果64-65
• 6.2 研究展望65-66
• 参考文献66-69
• 附录A 流程图69-72
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况72-73
• 致谢73-74

【参考文献】

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本文编号：832578