区间干涉下衬砌结构系统非概率可靠度研究

研究目的:衬砌结构进行非概率可靠性分析时,非概率可靠度指标0η1,结构发生应力-强度区间干涉。同时衬砌结构系统可靠度分析时,系统各单元失效概率多采用基于概率理论和模糊理论的传统方法。基于此,本文提出应力-强度非概率区间干涉模型,以失效域面积与不确定变量构成的总面积之比表征衬砌结构非概率失效度,并结合"概率网络估算法"将其运用在隧道结构系统非概率可靠度分析中。研究结论:(1)成功解决了区间干涉情况下衬砌结构非概率失效度的求解问题,并且证明了非概率失效度与概率理论所得失效度具有相容性;(2)可以运用衬砌结构区间干涉模型对隧道结构系统中各衬砌单元进行非概率可靠度计算分析;(3)该研究成果为隧道结构系统可靠度分析提供了一种新的可行方法,同时使实际工程中非概率可靠度分析中的区间干涉问题得到解决。     

基于6σ的动车组转向架构架 非概率可靠性分析

针对转向架构架静强度实验结果仅对测试件有效,不能准确反映整批构架的结构强度是否满足要求的问题,提出一种基于6σ的非概率可靠性分析方法。首先,通过对转向架构架进行结构强度分析,确定受力较大部位的区间变量,并基于参数化模型对其进行D-最优试验设计,建立表征转向架构架结构特征的多项式响应面函数。其次,结合6σ原则和Chebyshev不等式,建立描述区间变量的分段函数模型,给出新模型中区间变量的生成策略和非概率可靠度的计算方法。最后,以动车组转向架构架为研究对象,对其进行结构可靠性分析,并与传统的分析方法进行对比。研究结果表明:在信息缺乏或小样本的条件下,分段函数模型更好地反映整批构架的结构可靠性,弥补了基于均匀分布假定相对保守的缺陷,同时,解决了由测试次数少导致的实验结果的局限性。     

高速公路岩溶路基稳定性风险分析方法

基于风险分析基本理论,建立岩溶路基风险发生概率等级、风险事故损失等级与风险分级评价指标.针对岩溶路基稳定性影响因素取值所具有的不确定性,采用三角模糊表示参数取值,建立岩溶路基模糊极限平衡分析模型,并综合运用Hoek-Brown准则、岩体质量分类指标RMR与模糊数学理论建立出岩体力学参数三角模糊数确定方法.然后,采用模糊能度可靠性分析方法计算岩溶路基失稳概率,并通过探讨岩溶路基风险后果等级划分标准建立岩溶路基风险损失确定方法,进而得高速公路岩溶路基稳定性风险分析方法.最后,将其用于湖南省某高速公路工程.     

铁路边坡工程岩土力学参数敏感性分析

基于可靠性理论,结合某边坡工程设计资料,采用分位值法对稳定性可靠度指标β进行计算,同时采用单变量分析方法,分别计算并分析了岩土抗剪强度参数对β值的影响程度。分析表明,抗剪强度参数对β值的影响非常显著,在采用极限状态设计方法时,应重点关注这一情况,采取切实可行的方法保证其准确性。     

覆盖型岩溶塌陷的可靠性分析

构建典型圆柱状盖层土体塌陷模型,基于极限平衡原理和可靠性原理,建立了覆盖型岩溶塌陷的可靠指标和失稳概率计算方法。以重庆市沙坪坝区歌乐山岩溶塌陷为例进行了可靠度计算,并分析了各致塌因素对岩溶塌陷失稳概率的影响规律。结果表明,该方法建立的相关指标和表达式可以用于覆盖型岩溶塌陷稳定性分析,并且得出了覆盖层土体的黏聚强度、内摩擦角、地表积水深度等参数与岩溶覆盖层的失稳概率、稳定系数的关系。     

基于可靠度方法的既有铁路边坡稳定性分析

研究目的:在山区既有铁路沿线进行工程项目建设时,常常会影响原有边坡的稳定性,甚至形成工程滑坡,因此合理评价边坡稳定性是保证既有铁路安全运营的重要前提。本文建立了结合有限元强度折减法和点估计法的边坡可靠度分析方法,并以修建厂房开挖坡脚引起的既有线隧道口边坡失稳为例进行系统分析。研究结论:(1)基于可靠度理论的边坡稳定性评价方法,能较全面地反映岩土参数的空间离散性、时间变异性等不确定性因素的影响,分析结果更为符合工程实际;(2)将有限元强度折减法与点估计法相结合,用于既有铁路边坡稳定性的可靠度分析,克服了传统的安全系数法的缺点,可较为全面地反映岩土体参数变异性对边坡稳定性的影响;(3)计算结果与Monte-Carlo法计算结果基本一致,但计算过程较为简单,因此工程实用性较好,可为类似工程提供借鉴。     

基于Monte-Carlo模拟的余王扁边坡可靠性分析

介绍了Monte-Carlo法的基本原理,以西安市雁塔区余王扁黄土高边坡为例,应用岩土工程和岩土环境模拟计算仿真软件Geostudio-slope/w,采用摩根斯坦—普拉斯法(Morgenstern-Price)边坡稳定性分析方法,对该边坡不同工况下的可靠性及稳定性进行分析,得出了相应工况的稳定系数、可靠性指标和破坏概率,计算结果与实际相吻合,从而实现了Geostudio软件与蒙特卡罗法的结合,也为黄土高边坡可靠性分析提供了参考.     

滑坡稳定性的可靠性分析方法

本文根据可靠性理论,对滑坡中三指γ、c、标值的波动范围对滑坡稳定性的影响采用了可靠度分析方法,提出了滑坡滑动破坏概率的计算方法。为滑坡可靠度设计提供了一定的理论依据。     

雉山拱桥的系统可靠度分析

应用结构可靠度理论和层次分析法，建立拱桥系统可靠度层次分析模型，分析构件失效与结构系统失效之间的关系，引入构件的概率重要性系数，导出拱桥系统可靠度指标的实用计算方法。     

山区铁路桥梁墩台边坡防护工程设计研究

为解决铁路施工开挖过程中引起边坡稳定性问题,更好地指导山区铁路桥梁墩台边坡防护设计工作。通过分析边坡工程的地形地貌、地层岩性、地质构造、岩体结构面、水文地质条件等影响因素,结合墩台基础结构形式、埋设深度及施工开挖顺序等对边坡稳定性的影响,采用定性分析及定量计算的综合分析方法,评价墩台边坡稳定性并提出墩台防护设计措施;然后,系统总结墩台边坡稳定性影响因素及稳定性评价方法,提出墩台边坡支挡防护设计原则;最后结合杭黄铁路边坡设计,基于与自然边坡和谐统一的绿色防护理念,采用减少刷坡的挡墙、锚索及桩板墙等支挡防护措施,有效保证铁路桥梁墩台边坡的安全稳定。     

高速铁路无缝线路动力稳定性概率分析理论研究

高速铁路无缝线路动力稳定性分析及其安全评估是高速铁路跨区间无缝线路的关键技术之一。无缝线路动力稳定性问题关系行车安全,为了保证高速列车安全、平稳地运行,高速铁路跨区间无缝线路的稳定性必须有足够的安全储备。综合本学科及相关领域的科研成果,提出无缝线路动力稳定性的概率分析方法。基于首次超越失效准则分析无缝线路动力稳定性及其可靠度,提出我国高速铁路无缝线路稳定性的目标可靠指标建议值为4 2。确定满足预期目标可靠度的允许温升标准为60℃。基于李雅普诺夫意义的概率稳定性概念,结合随机过程跨越理论,提出无缝线路概…     

可靠性研究与铁路路基工程结构

研究目的:应用可靠度理论修订工程结构规范是国际上一种发展趋势,通过深入浅出的方式,概括该理论思路,举例说明可靠度理论的实质,并阐述铁路路基工程结构规范改制的意义。研究结论:铁路路基工程结构设计规范改制的目的是用量化的方式反应工程结构的可靠性。基于可靠度理论编制规范的过程可归纳为,建立极限状态方程、确定随机变量参数统计特征、求算现行规范隐含的可靠指标、确定目标可靠指标、提出分项系数、建立极限状态设计表达式。     

新建并行工程对高铁轨道位移影响的概率分位研究

目前,既有高速铁路用地范围内新建并行工程越来越普遍。在计算新建并行桥梁对既有高铁轨道位移的影响过程中,针对土层力学参数离散性大造成的计算结果可靠性难以评估的问题,建立土体-桥梁-轨道有限元模型,采用参数敏感性分析方法计算轨道位移变化对土层力学参数摄动的敏感性,提取敏感系数较大的参数,利用响应面法获得轨道变形与敏感的土层力学参量的多项式关系。根据土层参数的概率分布进行响应面函数计算,并评估计算结果的可靠度。研究结果表明：依托工程所处地区,轨道位移对含砾质黏土和粉质黏土的力学参数敏感性系数较大,其中内摩擦角对轨道位移的影响最为显著。对响应面函数进行评估,高铁轨道位移响应面预测值与有限元模型计算值的误差在1%之内,响应面函数可以代替有限元模型进行既有高铁轨道位移计算;以95%的置信水平计算土层参数变异时依托工程的桥墩位移,得到墩顶横向位移值为1.119 mm,竖向位移值为-0.725 mm,工程的可靠性较高。通过响应面拟合有限元计算结果,可以极大地提高计算效率,获得考虑土层参数离散性时既有高铁轨道位移计算结果的概率分位值,能为今后类似工程预测轨道位移提供一种可靠度分析方法。     

在役隧道结构多失效模式时变可靠性研究

隧道衬砌结构服役寿命期内的可靠性研究对隧道安全管理具有重要意义。对于混凝土衬砌而言,在服役过程中受到多种时变因素的共同作用,结构存在多种失效模式。为此,提出基于抗力衰减控制、最大裂缝宽度控制和混凝土碳化深度控制的多失效模式的服役隧道衬砌结构时变可靠度分析方法,采用概率故障树模型构建衬砌多失效模式系统可靠度分析模型,利用JC法计算结构的可靠度指标和失效概率,分析衬砌结构可靠度服役期内的变化规律和不同失效模式对可靠性的影响。将该方法进一步应用于某一病害隧道的可靠度分析中,结果表明:随着服役时间的不断增长,结构的可靠度指标不断降低,且多失效模式下的结构失效概率高于单一失效模式。拱顶处相比于其他位置失效概率较高,抗力衰减失效模式对结构可靠性影响最大。模型可以较为合理地反映结构的可靠度水平及变化规律,为衬砌结构可靠性评价提供一种科学合理的参考方法。     

挤压性软岩流变参数反演与本构模型辨识

研究目的:为合理确定挤压性岩体力学性态的各有关参数,正确认识岩体力学属性并确保数值计算结果的可靠性,将隧道现场监测变形时间序列作为依据,通过位移反演分析理论,获得对隧道围岩稳定分析结果影响显著的流变参数值,进而实施流变模型辨识,为隧道工程围岩稳定性分析提供合理的本构模型和切合实际的计算参数. 研究结论:针对挤压性软岩隧道,建立了一套基于实测位移序列的模型辨识与参数反演的方法,该方法既依赖于工程地质和岩石力学理论,又依托于岩体工程现场实际量测,是联系理论实际的桥梁.     

混凝土斜拉桥主梁静力可靠度分析

以工程结构可靠度理论为基础,结合重庆地维长江大桥（斜拉桥）主梁受力特点建立主梁能力极限状态方程.运用一次二阶矩法计算主梁关键截面可靠度指标,评价主梁承载能力是否基于安全期内.其可靠度指标随截面承受弯矩的增大而增大,反之,可靠度指标较小,反映出桥梁设计者的目标;同时分析各参数对主梁可靠度的影响程度,在设计基准期内,活载较恒载对主梁的可靠度影响显著.因此,主梁可靠度分析对完善斜拉桥设计理念、运营阶段维护和健康监测有一定的指导意义.     

基于车辆动力学和改进AGREE算法的高速列车稳定性综合可靠性分析

可靠性分析是高速列车全生命周期的核心问题,直接关系到车辆服役安全和运维成本。随着高速列车的大范围、长周期运用,开展包括可靠性建模、可靠性分配、失效规律建模、维修周期优化在内的综合可靠性分析已成为当前的重点和难点。本文创新性地将车辆结构、车辆系统动力学与可靠性理论融合,以高速列车稳定性为研究对象,提出了一套综合可靠性分析方法。首先基于车辆稳定性机理、系统逻辑关系和失效模式分析,建立了高速列车稳定性可靠性分析模型;其次提出了基于正交试验与极差分析的单元重要度算法、基于历史累计失效率的历史失效度算法、以及改进的结构复杂度算法,进一步提出综合考虑重要度、结构复杂度、历史失效度以及各单元工作时间的改进AGREE可靠度分配算法;同时基于可靠性分析模型和单元历史失效规律,提出了以可靠性为中心的维修周期优化方法;最后,以国内某型高速列车稳定性系统的综合可靠性分析算例验证了所提出方法的可行性和有效性。     

基于逆可靠度理论的连续刚构桥稳定性分析

针对试错法求解逆可靠度问题效率较低的缺点,提出基于抛物线法解方程的逆可靠度问题求解算法,结合所提算法对某连续刚构桥最大悬臂状态稳定性进行评估,求得的稳定安全系数既考虑了参数不确定性,又满足预先给定的目标可靠指标,并分析参数不确定性对稳定安全系数的影响。计算结果表明,所提算法具有较高的效率和精度;参数不确定性对稳定安全系数有较大影响,忽略参数不确定性将会过高估计稳定安全系数。     

铁路桥梁下部结构抗震设计优化研究

提出一种基于Penzien-1964计算模型的优化设计方法,该方法以可靠度设计理论为指导,在一组能够近似反映结构动力特性、单调递增侧向荷载下,引入地震稳定性分项系数与可靠性指标,逐步进行弹塑性静力分析,直到结构达到预期确定的目标承载能力,开展静态可靠度评价。该方法既能反映下部结构构件抗力层级和失效模型,又能利用塑性铰的塑性变形避免脆性损伤,不但降低了结构的冗余度,还能将体系破坏机制清晰地设计出来,从而利于桥梁下部结构模块化修复,降低修复费用。在获取结构设计参数、岩土体参数分布类型后,便可通过迭代计算方式得到设计目标值。该方法计算速度快,较传统抗震方法实效性更优,可为桥梁设计、维修提供参考依据。     

结构可靠度理论在无缝线路稳定性研究中的应用

将结构可靠度理论应用于无缝线路稳定性的分析。根据无缝线路稳定性的计算公式。建立了无缝线路稳定性极限状态方程，在无缝线路稳定性设计参数的概率取值基础上，采用Monte Carlo法分析了60kg/m轨无缝线路稳定性可靠度，得出提高钢轨焊接质量对提高轨道稳定性具有重要意义和明显的经济效益这一重要结论。