圬工拱桥承载力可靠度分析

针对拱式桥结构体系中的主要受力构件．拱肋进行分析，借鉴拱桥设计中的“五点重合法”确定研究截面，并对该截面进行不利布载．对每一种荷载布置型式，采用荷载增量法进行拱桥结构失效模式的寻找和截面抗力的计算．给出其承载力可靠度功能函数，推导功能函数中结构抗力和作用效应概率模型，并利用改进的一次二阶矩法计算圬工拱桥承载力可靠度指标评估值．最后给出实桥验证算例。     

小样本下基于代理模型隧道锚喷衬砌稳定可靠度求解

深部隧道工程结构极限状态方程高度非线性隐式特征及基本随机参数信息获取困难,导致在进行深部隧道工程可靠度计算时诸如一次二阶矩法和二次二阶矩法等基于概率论的常规可靠度计算方法应用困难。通过少量的样本可大致确定参数的区间分布范围,进而建立隧道超椭球凸集模型。在参数的分布区间内采用拉丁超立方试验获得有限虚拟样本点,通过Kriging代理模型拟合隧道锚喷支护结构的功能函数。最后,根据所建立的超椭球凸集模型将Kriging代理功能函数变换到标准正态空间内,即可运用蒙特卡洛方法计算失效概率和可靠度指标。通过分析某隧道工程锚喷衬砌结构的稳定可靠度,展示了该方法的应用前景。     

圬工拱桥承载力可靠度分析

针对拱式桥结构体系中的主要受力构件 拱肋进行分析,借鉴拱桥设计中的"五点重合法"确定研究截面,并对该截面进行不利布载.对每一种荷载布置型式,采用荷载增量法进行拱桥结构失效模式的寻找和截面抗力的计算.给出其承载力可靠度功能函数,推导功能函数中结构抗力和作用效应概率模型,并利用改进的一次二阶矩法计算圬工拱桥承载力可靠度指标评估值.最后给出实桥验证算例.     

铁路隧道混凝土衬砌结构概率极限状态设计研究

根据可靠性理论的基本原理和方法，按现行隧道设计规范所采用的“荷载－结构”模式，对单纯铁路隧道衬砌结构可靠度设计实用表达式中的分项系数进行计算，提出分项系数的建议值，对实用设计表达式进行各种检算并作分析。     

隧道工程结构可靠度计算方法分析

对结构可靠度分析的几种计算方法进行了分析，并通过算例分析，建议在非线必功能函数，可靠指数β值较小的隧道结构工程中，为提高计算精度宜采用比较实用且精度较高的计算方法－－Ｃａｉ二次矩近似计算法。     

基于ANSYS的隧道衬砌可靠度指标程序化计算方法

针对采用蒙特卡洛方法进行隧道衬砌可靠度指标校准工作所面临的工作量大、计算时间长、重复性工作多的问题,基于AutoCAD和ANSYS软件平台进行了二次程序开发,实现了快速建立ANSYS计算模型和批量化计算铁路隧道衬砌可靠度指标的功能,显著提高了工作效率,并在最大程度上减少了人为错误,为隧道衬砌可靠度指标的校准及采用极限状态法进行隧道衬砌设计奠定了良好基础。     

基于强度应力比的挤压性围岩隧道承载拱变化规律研究

围岩承载拱理论可很好地解释隧道施工过程中围岩是承载主体,特别是挤压性围岩隧道支护抗力远小于初始地应力,围岩承载主体地位更为突出。围岩强度应力比是挤压性围岩隧道变形分级的主要判别指标。从围岩承载拱理论出发,推导了基于强度应力比的挤压性围岩隧道承载拱理论解,建立了围岩承载拱范围与挤压性围岩隧道变形分级的定量关系。研究结果表明:挤压性围岩隧道围岩承载拱厚度随围岩强度应力比减小而增大,随隧道洞径增大而增大,随围岩强度减小而增大,随初始地应力的增大而增大,随支护抗力的减小而增大;通过地层注浆加固改善围岩强度及通过增大支护刚度而提高支护抗力,均可有效降低承载拱厚度,从而提高围岩稳定性。研究成果可为挤压性围岩隧道设计施工提供理论支撑。     

基于可靠度理论的铁路隧道洞门极限状态设计方法

针对铁路隧道洞门结构稳定性极限状态功能函数具有非线性及其参数具有随机性的特点,提出了基于可靠度理论的铁路隧道洞门结构设计方法.通过分析铁路隧道洞门的极限状态,建立了其极限状态方程.基于可靠度理论,以时速140 km/h的单线电气化铁路隧道端墙式洞门可靠指标计算为例,根据采用同样方法对3种设计时速共16种形式、22种类别隧道洞门的可靠指标计算结果,确定各极限状态下的目标可靠指标,建立极限状态设计式,求解并优化抗力分项系数.研究结果表明:铁路隧道洞门主要有抗裂、抗压、倾覆、滑动和地基承载力不足5种极限状态;极限状态方程中基本随机变量的统计特征是铁路隧道洞门可靠度设计是否准确的关键,可靠指标的确定是洞门结构极限状态设计的核心;建立的极限状态设计方法可直接用于铁路隧道洞门结构设计.      

基于DE和LDU分解的结构体系可靠性分析

针对传统结构体系可靠度计算过程繁琐的问题,提出一种基于差分进化算法(Differential Evolution,DE)与LDU分解的结构体系可靠性分析方法.首先,以系统设计参数为优化变量,以功能函数为约束条件,建立以可靠性指标最小值为目标的数学优化模型,并利用DE算法求解得到可靠性指标;其次,引入LDU分解计算结构体系的可靠度.最后,分别用解析算例和工程算例对所提方法进行验证,并与蒙特卡洛法进行分析对比,结果表明该方法在保证计算精度和效率的条件下能够有效地求解工程结构体系的可靠度.     

既有结构时变可靠度预测模型及计算方法研究

在复杂环境与荷载作用下,桥梁的抗力会随着时间的推移而退化,可靠性降低,导致桥梁提前破坏,这关系到桥梁耐久性、适用性和安全性问题。准确评估桥梁的安全状况,为桥梁管养部门在维护、维修和修复等方面及时提出合理建议措施,意义重大。文章首先建立了Gamma随机过程抗力退化模型与泊松（Poisson）随机过程荷载模型。在此基础上,基于抗力和荷载效应相互独立的基本假定,使用条件概率公式,严格得到了结构失效概率计算表达式,并提出了一种改进的时变可靠度Monte Carlo计算方法,最后用Matlab语言编制了相应计算程序。作为一个应用算例,利用文章所建立的双随机过程模型和可靠度计算方法,分析了某现钢筋混凝土T型梁桥服役20 a的抗力可靠度衰减规律。与传统的时变可靠度计算方法相比,本文方法不但可行、有效,而且效率高。另外,以腐蚀机制下的桥梁抗力退化模型为例,预测得到桥梁在后30 a时的失效概率以及可靠指标。     

干缩和徐变对隧道喷射混凝土支护安全的影响

针对以位移为基础的隧道支护结构安全性分析方法,探讨了喷射混凝土的收缩和徐变变形对隧道安全性的影响．根据喷射混凝土的干缩和徐变特性,推导了考虑干缩和徐变时支护内力的计算公式,给出了支护结构截面失效的功能函数,并进行了工程实例分析．结果表明,研究工作提高了施工期隧道喷射混凝土支护安全性评价位移方法的计算精度．     

偏压隧道衬砌结构可靠度分析

提出了基于有限单元法求解偏压隧道衬砌结构可靠度的方法，开发了实用计算机程序，并给出实际算例。     

基于复变函数理论的非圆形隧道解析解

为了得到考虑衬砌支护的非圆形隧道衬砌和围岩应力及变形的解析解，基于复变函数理论提出了一种求解考虑衬砌的非圆形隧道衬砌和围岩应力及变形的方法. 首先，为了克服非圆形隧道断面几何形状和考虑衬砌支护造成的计算困难问题，引入了保角变换，通过采取最优化解法确定映射函数中的各项系数，得到映射函数；其次，采用幂级数复变函数法克服隧道衬砌带来的多连通域问题，确定应力函数中的各项系数，建立方程求解；最后，通过Flac有限差分软件进行数值模拟证明解析解的正确性. 研究发现:弹性范围内解析解与Flac有限差分软件计算得到的应力、位移解有较好的吻合性，表明弹性解析法的结果是可靠、合理的；深埋条件下，弹性解析法无需根据埋深、工况建立计算模型，只需明确边界条件和映射函数就可计算非圆形隧道应力、位移，弹性解析法克服了计算软件在计算中由于网格划分尺寸等问题造成计算结果不精确、计算慢等问题，为非圆形隧道开挖问题提出了一种快速、准确的弹性计算方法.      

隧道型钢钢架初期支护安全性评价

针对施工期隧道型钢钢架喷混凝土支护,建立了以位移为基础的安全性评价方法.介绍了根据喷混凝土徐变试验得到的修正的GL2000徐变模型,给出了徐变引起的支护轴向伸缩变形和曲率改变的计算公式.导出了基于测量位移并考虑徐变影响的支护内力的计算公式,给出了支护结构截面失效的功能函数.最后,对武广铁路某隧道工程进行了实例分析.计算结果表明:评价结果能够正确反映隧道的实际安全状态,可靠指标的数值与我国现行规范的规定一致;徐变使喷层产生松弛,可靠指标增大,但其增大幅度比素喷混凝土和格栅钢架喷混凝土时小.      

基于敏感性分析的隧道围岩变形稳定可靠度计算

应用可靠度理论对隧道围岩稳定性进行评定的难点是围岩变形稳定功函数为隐式或为高度非线性,为解决这一问题,将影响隧道围岩变形的因素视为随机变量,结合敏感性分析原理和有限元分析方法,先通过有限元分析求解每一个随机变量单独变化时圆形隧道拱顶沉降位移,再根据围岩位移计算结果进行非线性拟合得到拱顶沉降位移随单个因素变化时表达式,然后应用多元非线性回归求解围岩位移与多个随机变量之间的近似表达式.以圆形隧道洞室表面围岩刚好达到剪切塑性极限为临界条件时的洞顶沉降位移解析解作为围岩极限位移,根据围岩位移近似表达式和极限位移建立围岩变形稳定功能函数后进行围岩稳定可靠度计算.为了验证本方法的可行性,以某圆形断面隧道为例,采用设计点方法计算了围岩稳定可靠指标并对其稳定性进行了评定.本方法简单可行,计算精度能满足工程要求且具有一定的实用性.     

桩基承载能力的可靠性分析计算研究

通过分析影响桩基竖向承载力可靠性的主要影响因素及桩基失效模式，对桩基荷载变量和抗力变量进行概率模拟，根据概率统计方法和可靠度分析理论，建立桩基功能函数的概率模型，提出桩基可靠性指标的计算方法，并用JC法对一摩擦桩承载力可靠性水平进行了评价．     

基于评估基准期的既有梁桥时变可靠度评估方法

针对基准时间参数不断变化的特点和各要素时间轴相统一的内在要求,开展基于评估基准期的时变可靠度评估研究。指出时变可靠度分析中抗力、荷载效应、目标可靠指标都是评估基准期的函数。基于等超越概率准则,建立了评估基准期的迭代求解方法;采用活载效应修正系数,建立了给定评估基准期内的车辆荷载效应模型;基于年失效概率相等准则,建立了给定评估基准期的目标可靠指标计算方法。引入材料退化模型,形成了在役RC梁桥剩余寿命分析技术。分析表明,所建议方法能够与现行可靠度标准体系相匹配,实用性较高。     

矿山法地铁隧道二衬结构安全系数及可靠度计算方法研究

以北京地铁四号线某大断面矿山法隧道为背景,分别应用“初期支护与二次衬砌共同承受全部荷载的计算模式”与“不考虑初期支护承载而由二次衬砌单独承受全部荷载的计算模式”进行隧道截面安全系数和可靠度指标的计算,结果表明：两种承载模式得到的结构最不利截面安全系数均能满足要求,但“二衬结构单独承载模式”得到的最不利截面结构可靠度指标偏低．为确保根据不同承载模式得到的计算结果基本相同,在应用响应面法分析隧道衬砌结构荷载效应的基础上,采用了等效地层弹性抗力系数来表征初期支护对结构承载的贡献,为解决地铁隧道结构设计中由于结构承栽模式不同而造成的计算结果差异提供了一个途径．     

新奥法在隧道施工中的应用

本文介绍新奥法－以岩体力学观点出发，进行支护设计和施工时，把坑道周围岩体和各种支护结构作为一个完整的新的支护理论和方法，在隧道施工中的应用。     

落石冲击下无回填土拱形明洞结构可靠度设计王玉锁，徐铭，王涛，王志龙，何俊男，周良

为提供一种结构可靠度设计方法，根据落石冲击下无回填土拱形明洞结构失效破坏特征，将结构局部失效范围部分简化为四边固支方形钢筋混凝土板结构，利用塑性极限原理按刚塑性板进行准静态极限荷载计算，得到结构极限承载力即抗力.将离散元颗粒流数值模拟方法得到的落石冲击力最大峰值作为钢筋混凝土板顶部落石冲击力，通过回归分析，得到用落石重力势能的幂函数表示的落石冲击荷载表达式.将得到的结构抗力与落石冲击荷载联立得到极限状态方程，利用MABLAB软件编程求得结构可靠指标，通过与目标可靠指标的比较，进行结构可靠度设计与优化.利用所建立的结构可靠度设计方法，对某客专双线拱形明洞设计进行了可靠度检算，结果表明，当落石高度为5-15 m、落石重量为1-2 kN时，原设计明洞结构可靠指标能达到4.2;当将原设计的C35混凝土调整为C40,钢筋由HRB335调整为HRB500后，落石高度为5-20m、落石重量为1-2kN范围时的结构可靠指标能达到5. 4以上.