基于围岩变形失效的隧道结构可靠度设计方法 |
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引用本文: | 李天胜,何川,方砚兵,周子寒,包烨明,陈子全,白国峰.基于围岩变形失效的隧道结构可靠度设计方法[J].西南交通大学学报,2023(3):613-621. |
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作者姓名: | 李天胜 何川 方砚兵 周子寒 包烨明 陈子全 白国峰 |
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作者单位: | 1. 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室;2. 中铁十二局集团有限公司 |
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基金项目: | 国家重点研发计划(2021YFB2600900);;国家自然科学基金(52008351); |
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摘 要: | 为科学地处理隧道工程中由于材料属性和复杂地质环境等带来的不确定性,使支护设计更加安全合理,基于可靠度理论,提出一种实用隧道可靠度设计计算方法.首先,基于可靠度指标的几何意义,结合Nataf变换和Cholesky分解等考虑参数相关性与非负性,建立约束在原始空间的最优化模型;其次,利用数值软件内嵌的优化函数在不需人为计算偏导数的情况下直接获得设计点;然后,引入重要抽样方法,在设计点处计算失效概率,形成兼顾收敛性和精度的实用可靠度计算方法;再次,通过高度非线性的数值算例和非圆坑道算例验证该方法的有效性和适应性;最后,基于围岩变形失效功能函数,采用本文方法进行隧道支护抗力设计计算.算例分析结果表明:本文方法能够以较小代价获取设计点,最终结果和蒙特卡洛法结果相对误差小于1.0%,并且能够结合含交叉项响应面函数处理无解析功能函数的非圆坑道可靠度问题;本文方法能够获取准确的支护抗力设计值,与蒙特卡洛法结果相对误差小于0.5%;内摩擦角的敏感性比黏聚力和变形模量的大.
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关 键 词: | 基于可靠度的设计 最优化模型 重要抽样法 收敛性 精度 |
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